Brevet FR2760403A1 — publié le 19980911

La présente invention a pour objet un procédé et dispositif de nettoyage par voie sèche et par laser pour tous les cylindres utilisés dans l'imprimerie. Le secteur technique de l'invention est le domaine du nettoyage. Une des applications principales de l'invention est le nettoyage des cylindres dans l'imprimerie sans utilisation d'aucun liquide, eau, solvants,. , sans contact d'aucunemaniére que ce soit avec la surface a nettoyer, et sans intégrer l'opération de nettoyage dans le fonctionnement de la machine à imprimer. Dans ce domaine, on connaît un grand nombre de brevets. La plupart, avec utilisation de liquides ( eau, solvants ou agents de lavages), ou avec l'utilisation de racles ou étoffes, mouillés ou non, et entrants en contact ou frottement avec la surface à nettoyer. N'entrant pas dans ces caractéristiques, et utilisant une source laser, des procédés ont fait l'objet de dépôts de demandes de brevets, dont on peut citer quelques. références , sans compter les utilisations du laser pour détruire, souder, graver,... qui concernent également des traitements de surface mais dans un objectif différent du nettoyage seul. On relève ainsi la demande de brevet FR 2 708 877 publiée le 17.02.95 Bulletin 95/07 du Cabinet Beau de Loménie pour la Société Anonyme ONET concernant un "Procédé et dispositif de décontamination autocontrôlé de surfaces par laser" comprenant au moins un faisceau laser choisi dans la gamme de longueur d'onde de l'ultraviolet comprise entre 190 et 360 manomètres, dont l'application principale est la décontamination de surfaces de locaux, d'équipements, de tuyauteries,... contaminées par des radioéléments ou des éléments chimiques. La demande EP 3 803 87 publiée le 01/08/90 de l'Agence Régionale de Développement Technologique (A.R.D.T.) concernant "Procédé de nettoyage d'une surface par un laser" spécialement adapté pour la pierre ou autre matériaux support dans un objectif de rajeunissement de monuments, d'objets d'art, antiquités,. utilisant un rayon laser dont la puissance crête est comprise entre quelques dixième de mégawatts par cm2 et quelques dizaines de mégawatts par cm2 et dont la longueur d'onde est comprise entre 500 et 1100 manomètres. La demande de brevet D 0 607 506 Al publiée le 27.07.94 Bulletin 94130 de M. Franz WAIZMANN concernant " Procédé et dispositif pour décaper la saleté d'objets en particulier de cylindres de machines à imprimer, sans contact avec ces objets" comprenant le nettoyage de la saleté sous forme de reste de peintures, de fibres et de poussières sur les cylindres dans le process d'une machine à imprimer au moyen d'un rayon laser dirigé sur la surface à nettoyer. Ce procédé utilise un rayon laser de type "Excimer" d'une longueur d'onde de 100 à 400 manomètres, d'une densité d'énergie de 0,5 J/cm2 à 150J/cm2, et intégrant le process de nettoyage au fonctionnement de la machine à imprimer sous tendant le nettoyage de résidus avant séchage. Tous ces procédés connus montrent bien que le principe du nettoyage de surface par laser est connut et permet diverses applications dont certaines nécessitent des équipements complémentaires ainsi qu'un choix de type de laser, en terme de fréquence, puissance.. , mais aucun de ces dispositifs ou méthodes même s'ils répondent à certains besoins, n'est vraiment satisfaisant à ce jour quand on désire un nettoyage de haute qualité, sans utilisation de liquides, sans contact avec la surface, en dehors de la machine de production de manière à ne pas l'immobiliser et avec un dispositif automatisé de nettoyage qui permet de traiter uniformément la surface avec un niveau qualitatif optimum. Aussi, le problème posé est de pouvoir nettoyer la surface, sans agresser ni modifier la structure du matériau qui la constitue, en évitant la redéposition des particules enlevés. Les figures ci-après représentent un exemple de réalisation de l'invention mais n'ont aucun caractère limitatif, d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention, en particulier dans les adaptations du processus d'aspiration et du process d'automatisation. La figure 1 représente le détail du recouvrement obtenu de la surface par les impacts laser. La figure 2 représente une vue en perspective du cylindre en cours de nettoyage. La figure 3 représente une vue schématique de la tête laser et du dispositif d'aspiration. La figure 4 représente une vue schématique générale de l'ensemble du dispositif. Une solution au problème posé est un procédé de nettoyage de surface des rouleaux ou cylindres d'imprimerie (10) encrassés suite à leur utilisation dans le process d'impression, après démontage desdits cylindres de la machine à imprimer entraînant le séchage complet des résidus de matières à décoller ou nettoyer, et utilisant au moins un faisceau laser (11) transporté par fibre optique (18), qui permet d'obtenir un impact laser (1) sur le cylindre (10) avec une énergie uniformément répartie (faisceau "Top Hat au lieu de faisceau "Gaussien" issu d'un tir laser direct). Le faisceau laser (11), dans la gamme de longueur d'onde de l'infrarouge projeté sur ladite surface, et un dispositif permettant le support et ia rotation du cylindre (16) (17) à une vitesse paramétrable couplé à un dispositif permettant un déplacement latéral (8) de la tête laser (9) à une vitesse elle aussi paramétrable permettant de couvrir de manière précise et régulière l'ensemble de la surface à nettoyer (1) (2) (3) (4) (5) (6), et un dispositif d'aspiration (14) intégré à la tête laser (9) permettant à la fois l'évacuation des résidus de nettoyage (13) et la protection des salissures de la tête laser (9); le procédé suivant l'invention est tel que: - on utilise un laser de technologie YAG pulsé associé à une fibre optique souple ou non (18), utilisée comme moyen de transport du faisceau laser; - on choisit la longueur d'ondes du faisceau dans une gamme supérieure à 35 800 nanométres en fonction de la nature de l'encrassement; - on règle la densité d'énergie du faisceau laser dans une gamme inférieure à 0,5 J/cm2 en fonction des caractéristiques du matériau à nettoyer et la fréquence d'impulsion entre 10 et 100 Hz en fonction de la nature de l'encrassement et de la vitesse de déplacement (8) du faisceau (11) sur ladite surface; - on positionne le cylindre (10) sur une base horizontale (17) permettant la rotation (16) du cylindre (10) sur lui-même dont on règle la vitesse de rotation (7) en fonction de la vitesse de déplacement latéral (8) du faisceau laser (11) et des paramètres de réglages suscités de celui-ci; - Au fur et à mesure du déplacement (8) de la tête laser (9), on aspire le panache de résidus éjectés (13) par les impacts laser (12) avec un système (15) qui intégre l'aspiration (14) et la tête laser (9) pour éviter la redéposition desdits résidus (13). Le résultat est un nouveau dispositif transportable et utilisable sur le site du client (17), répondant au problème et aux objectifs fixés et permettant d'éliminer les inconvénients des systèmes connus à ce jour. L'invention s'applique aux cylindres ou rouleaux d'imprimerie (10) de divers types de matériaux, notamment les cylindres dits "tramés" en céramiques gravés,ou métalliques gravés chromés. Les paramètres d'utilisation du procédé et du dispositif suivant l'invention seront donc choisis en ce qui concerne le nombre d'impulsions, la fréquence d'utilisation, la densité d'énergie, la taille du faisceau (11) (une ou plusieurs fibres (18)), la vitesse de balayage (8) et de rotation (7) en fonction des matériaux à nettoyer, de l'état d'encrassement et dans les plages indiquées précédemment. On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention tel que le fait qu'il n'y ait pas de création de déchets industriels, comme les fluides de nettoyage, ce qui est important pour la protection de l'environnement par la réduction du volume total des déchets industriels. REVENDICATIONS 1 . Procédé de nettoyage par voie sèche et par laser pour tous les cylindres (10) utilisés dans l'imprimerie, notamment les cylindres gravés sur céramiques et métaux, caractérisé par: - I'utilisation d'un laser de technologie YAG pulsé associé à une fibre optique (18) utilisée pour le transport du faisceau laser (11); - le choix d'une longueur d'ondes du faisceau dans une gamme de l'infrarouge choisie en fonction de la nature de l'encrassement, - le réglage de la densité d'énergie du faisceau laser (11) dans une gamme inférieure à 0,5 J/cm2 en fonction des caractéristiques du matériau à nettoyer, - le choix de la fréquence d'impulsion entre 10 et 100 Hz en fonction de la nature de l'encrassement et de la vitesse de déplacement du faisceau sur ladite surface; 2 . Procédé de nettoyage par laser selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'une source laser associée à une fibre optique (18) permettant de nettoyer les cylindres (10) sur le site industriel, en toute sécurité quant au danger du rayonnement laser, et permettant aussi de répartir uniformément l'énergie(le faisceau "Top Hat" issu d'une fibre optique par rapport au faisceau "Gaussien" issu d'un tir direct), 3. Procédé de nettoyage par laser selon les revendications 1 et 2, caractérisé par un systéme assurant le support et la rotation (16) (17) du cylindre (10) et couplant le déplacement latéral (8) de la tête laser (9), permettant le nettoyage des cylindres d'imprimerie dit "tramés", notamment céramiques gravés, métalliques gravés chromés; 4. Procédé de nettoyage par laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé par une maîtrise de la vitesse de rotation (7) du cylindre (10) et de la vitesse de déplacement latéral (8) du faisceau laser (11) permettant ainsi de couvrir de maniére précise et réguliére (1) (2) (3) (4) (5) (6) la surface du cylindre (10);