Brevet FR2655573A1 — publié le 19910614

L'invention est relative å un pochoir pour le travail des matériaux, par masquage de surface, dans le domaine de la peinture, du sablage ou autre ainsi qu'a un procédé de fabrication du dit pochoir. Quoique l'invention ait été tout specialement développée dans le cadre de la fabrication de pochoirs, elle pourra facilement s'étendre â d'autres applications utilisant des plaques comportant des ouvertures de formes particuliéres. Les procédés de reproduction d'un motif a l'aide d'un pochoir présentent l'énorme avantage d'etre trés rapides, relativement économiques et compatibles avec les processus de fabrication industrielle. Le principe du pochoir étant de masquer les zones de la piéce qui ne doivent pas subir le traitement et au contraire de présenter des ouvertures définies autorisant le travail de la dite pièce, il est indispensable de disposer d'un pochoir parfaitement usiné au niveau des dimensions des découpes. Il existe actuellement différentes techniques pour fabriquer des pochoirs. On connait par exemple le moulage d'une matière plastique ou caoutchoutée, ce qui permet de fabriquer en série des pochoirs. Toutefois, la fabrication du moule, généralement métallique requiert un usinage long et couteux qui se fait sur machines outils utilisant le fraisage ou l'électro-érosion. Les machines å commande numérique ont apporté un progrès certain pour la fabrication de ce type de moule qui demeure cependant très onéreux ne serait-ce que par le cout des machines outils nécessaires. Les pochoirs peuvent également etre obtenus par estampage d'une forme, ce qui nécessite la réalisation d'une matrice de découpe pour chaque type de pochoirs. Le cout de la matrice demeure élevé et on rencontre une limite dans la complexité des formes géométriques å découper. Cette technique est intéressante lorsqu'un très grand nombre de pochoirs doit être réalisé étant donné que le découpage peut être réalisé avec une productivité élevée. On peut également utiliser le principe de la sérigraphie, par laquelle une matière souple et durcissable est appliquée å travers un écran, soit directement sur le produit å marquer, soit sur un support non collant duquel il est ensuite enlevé pour etre reporté sur le corps a protéger. Cette technique entraine également la réalisation d'un écran et la fabrication d'autant de caches qu'il y a d'objets à marquer. Le pochoir est utilisable une fois et ce procédé de reproduction par sérigraphie est en général appliqué pour des formes de grandes dimensions. Enfin, on peut réaliser des caches directement par découpage, soit à la fraise, au laser, ou par jet d'eau haute pression. Toutefois, la finesse des détails obtenus n'est pas parfaite et la fabrication de ces caches nécessite des moyens industriels importants. En conclusion, actuellement si un nombre très important de pochoirs identiques doit etre réalisé, on choisit avantageusement les procédés par moulage ou estampage. Il requiert au départ un investissement important pour la réalisation de l'outillage de moulage ou de découpe mais qui peut ensuite s'amortir sur le nombre de pochoirs fabriqués. Cependant, il est relativement rare qu'un nombre important de pochoirs identiques soit nécessaire. Dans de nombreuses applications, bien au contraire, il est souhaitable de disposer de motifs différents puisque le pochoir est utilisé à des fins ornementales ou esthétiques. Il faut alors se tourner vers les techniques de fabrication unitaire du style découpage qui nécessitent l'emploi de machines outils lourdes avec un temps de mise en oeuvre conséquent. Dans un tout autre domaine d'activité, on réalise des des clichés d'impression à partir d'une couche de résine photo-polymerisable. Ces clichés d'impression sont obtenus très rapidement à partir bien souvent d'un simple film positif appliqué sur une des faces de la couche de résine qui est ensuite insolée sur ses deux faces. Ainsi, on aboutit à l'obtention d'un cliché formé d'une semelle totalement polymérisée surmontée de reliefs polymérisés en partie en fonction du dessin du film. Cette technique est très intéressante car elle est très rapide à mettre en oeuvre, elle permet l'obtention d'un cliché d'impression à un faible cout sans gros outillage. Cette technique engendre un cliché dont les les reliefs sont en forme de talus, présentant des flancs inclinés. Aussi, la même technique transposée aux pochoirs provoquerait inévitablement l'obtention de pochoirs dont les découpes auraient des flancs obliques, Or, ceci est totalement inacceptable pour un pochoir ou bien entendu les découpes doivent etre droites pour permettre la reproduction fidèle de la forme géométrique dessinée. De plus, dans le cas du pochoir, il faut obtenir une découpe totale contrairement au cliché d'impression où seule une surface en relief est recherchée. Le but principal de la présente invention est de présenter un pochoir qui puisse etre obtenu selon un procédé photo-sensible c'est-à-dire qui requiert un simple film-masque, tracé directement à l'encre noire ou obtenu selon un procédé photographique, pour obtenir le dessin de découpe finale. Les moyens nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention sont réduits puisqu'il s'agit d'une machine à insoler quelque peu transformée. Quoique le procédé photographique soit utilisé, dans le cas de la présente invention, les défauts inhérents aux phénomènes de flancs obliques rencontrés avec les reliefs des clichés d'impression sont surmontés. On aboutit à la réalisation d'un pochoir totalement similaire sur le plan de la découpe à ceux obtenus par des procédés mécaniques avec cependant l'avantage d'une fabrication optique. Le procédé de fabrication de pochoirs selon la présente invention permet d'abaisser très sensiblement le cout de revient des pochoirs pour permettre d'adapter cette technique à des fabrications en petites séries. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Selon l'invention, le pochoir pour le travail des matériaux, par masquage de surface dans le domaine de la peinture, du sablage ou autre est constitué d'une couche de résine photo-polymérisable portant des découpes, présentant des flancs droits. Le procédé de fabrication du pochoir de l'invention à partir d'un film-masque, tel que notamment un cliché de film positif, est caractérisé en ce que - on coule une couche de résine photo-sensible dans un cadre dont une des faces est recouverte par le dit film-masque, - on insole l'ensemble par un rayonnement ultraviolet dont les rayons sont tous sensiblement orthogonaux au plan du dit cadre. L'invention sera mieux comprise å la lecture de la description suivante accompagnée de dessins en annexe parmi lesquels: - la figure 1 représente un pochoir, - la figure 2 représente un pochoir, vu en coupe, au niveau d'une découpe, - la figure 3 montre en vue de coupe les différents éléments à mettre en oeuvre selon le procédé de fabrication d'un pochoir de la présente invention, - la figure i montre un premier mode de parallélisation du rayonnement ultraviolet d'une source, - la figure 5 schématise un second mode de parallélisation du rayonnement ultraviolet d'une source ponctuelle. La présente invention vise un pochoir pour le travail des matériaux, par masquage de surface, dans le domaine de la peinture, du sablage ou autre, ainsi qu'à un procédé de fabrication du dit pochoir. Actuellement, il existe principalement deux techniques de fabrication de pochoir. La première est indirecte dans ce sens que l'on réalise un outillage particulier, tel qu'un moule, pour la fabrication en grande série de pochoir. Par ailleurs, il existe la fabrication directe du pochoir, il s'agit des techniques de sérigraphie ou de découpe du cache par machine outil, fraiseuse, laser, ou jet d'eau sous pression. Le pochoir de la présente invention se place dans un tout autre domaine d'obtention puisqu'il est constitué d'une couche de résine photo-sensible, notamment se présentant sous la forme d'une feuille, comme cela est illustré à la figure 1 sous le repère 1. La feuille 1 comporte des découpes 2 qui permettent de localiser la surface à traiter. La résine photo-sensible est en réalité un polymère dont on peut controler la polymérisation étant donné que celle-ci requiert un rayonnement ultra-violet pour ce produit. Les types de résines photo-polymérisables envisageables sont par exemple celles utilisées pour la fabrication de clichés d'impression, dans laquelle, à partir d'un film positif qui masque des zones à protéger d'un rayonnement ultraviolet, il est possible d'obtenir une feuille en relief dont la géométrie correspond au dessin du film. Cependant, cette technique ne peut pas être appliquée telle quelle pour la fabrication de formes percées comme dans un pochoir. La raison en est que les installations existantes pour obtenir des insolations à l'aide d'un rayonnement ultraviolet sont totalement incapables d'aboutir à l'obtention de découpes nettes. Or, précisément, selon le pochoir de la présente invention, tel qu'illustré en vue de coupe à la figure 2, les découpes 2 présentent des flancs 3 à bords droits. Cette géométrie permet de disposer d'un pochoir susceptible de reproduire les formes les plus diverses avec une grande précision. La forme des découpes est au moins aussi bonne que celle obtenue par estampage ou moulage. L'avantage étant ici que la technique de fabrication du pochoir lui permet d'être fabriqué très rapidement avec un matériel modeste. En ce qui concerne le procédé de fabrication du pochoir de la présente invention, celui-ci requiert à l'origine un film-masque qui peut etre par exemple constitué à partir d'une pellicule de film photographique ou d'un simple dessin réalisé sur un calque. Par conséquent, déjà à l'origine, le procédé de la présente invention est avantageux puisqu'il ne nécessite qu'une simple prise de vue du motif à reproduire. Il n'est pas nécessaire de faire des plans d'outillage comme pour le moulage ou l'estampage. Il faut ensuite disposer d'un cadre qui sert à la définition dimensionnelle et structurelle du pochoir. Ce cadre 4 peut etre confectionné, de façon économique, comme cela est illustré en vue de coupe à la figure 3, par un fond 5, par exemple en plaque de verre, entouré de baguettes 6 qui forment une bordure continue étanche. On place dans le fond du cadre 4 le film-masque 7, qui se présente par exemple sous la forme d'un film photographique positif. On coule alors une couche de résine photo-sensible 8 dans le cadre 4. Dans l'exemple choisi, le cadre est ensuite recouvert d'une seconde plaque de verre 9. On insole ensuite l'ensemble à l'aide d'un rayonnement ultraviolet, schématisé par les flèches 10 à la figure 3. Ce rayonnement ultraviolet traverse de part en part le cadre à l'exception des parties opaques cachées par le masque 7. Il faut souligner que, selon la présente invention, les rayons ultraviolet sont sensiblement orthogonaux au plan du dit cadre 5. Cette caractéristique est fondamentale pour l'obtention de découpes du pochoir avec des flancs droits. Selon l'épaisseur de pochoirs à obtenir, il est bien évident que l'on peut ajuster le niveau de résine photo-sensible coulé dans le cadre 4. Le temps d'insolation dépend de la puissance du rayonnement ultraviolet utilisé, du type de résine. Une fois les zones exposées au rayonnement ultraviolet polymérisées, on élimine la résine non polymérisée par lavage avec un solvant ou un absorbant. On peut alors récupérer le pochoir achevé dont les découpes 2 présentent des flancs droits c'est-à-dire que les faces des découpes sont sensiblements normales au plan du pochoir. Toutefois, il est à noter que le pochoir est sensible, au cours de sa fabrication, au rayonnement ultraviolet réfléchi. C'est pourquoi, il est préconisé, selon la présente invention, de recouvrir la face du cadre, non exposée au rayonnement ultraviolet, d'un écran 11 en matériau absorbant le rayonnement tel qu'illustré à la figure 3. Dans ce cas, tous les rayons traversant le cadre sont absorbés par la plaque écran 11 et ne provoquent pas de polymérisation "sauvage". Pour l'obtention du rayonnement ultraviolet paralléle, différentes techniques peuvent etre adoptées. La première consiste à placer une source ultraviolet relativement ponctuelle à distance du cadre. L'éloignement dans ce cas joue un rôle sélectif puisque seule une faible partie des rayons émis est exploitée pour obtenir la polymérisation de la résine mais ces rayons, par définition, sont sensiblement parallèles. Néanmoins, cette technique présente un faible rendement. On peut également redresser le rayonnement ultra-violet d'une source 12, comme cela est illustré à la figure 4, à l'aide d'un réflecteur concave 13, ce qui permet d'améliorer sensiblement le rendement de la source par rapport à l'exemple précédent tout en conservant le bénéfice d'un rayonnement directif. Enfin, on peut employer un redressement du rayonnement ultraviolet d'une source 12 par réfraction dans un système optique 14 tel qu'une lentille. Néanmoins, cette technique est peu économique. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'art auraient également pu etre envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, il est à noter que, pour faciliter le démoulage de la couche de résine et afin d'éviter le collage de la résine sur le cadre et le verre, on les enduira avantageusement d'un film d'un produit de démoulage. REVENDICATIONS 1. Pochoir (1) pour le travail des matériaux, par masquage, de surface dans le domaine de la peinture, sablage ou autre, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une couche de résine photo-polymérisable portant des découpes des flancs (3) droits. 2. Procédé de fabrication d'un pochoir (1) selon la revendication 1 à partir d'un film-masque (7) tel que notamment une pellicule de film, caractérisé en ce que - on coule une couche de résine (8) photo-sensible dans un cadre (4) dont l'une des faces (5) est recouverte par le film-masque (7), - on insole l'ensemble par un rayonnement ultraviolet dont les rayons sont tous sensiblement orthogonaux au plan du dit cadre (4). 3. Procédé de fabrication d'un pochoir selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on coule la résine (8) dans un cadre (s) formé d'un fond (5) en plaque de verre recouvert du film-masque (7) encadré par des baguettes (6). 4. Procédé de fabrication d'un pochoir selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on recouvre la résine (8) placée dans le cadre (4) par une plaque de verre (9) contre laquelle est mis un écran (11) en matériau absorbant les rayonnements ultra-violet. 5. Procédé de fabrication d'un pochoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que I on insole le cadre (4) par une source ultraviolet ponctuelle placée à distance du cadre (4). 6. Procédé de fabrication d'un pochoir selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on redresse le rayonnement ultraviolet d'une source (12) à l'aide d'un réflecteur (13). 7. Procédé de fabrication d'un pochoir selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on redresse le rayonnement ultraviolet d'une source (12) par réfraction dans un système optique (in). 8. Procédé de fabrication d'un pochoir selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on retire la résine non polymérisée par lavage avec un solvant ou un absorbant.