Brevet FR2789346A1 — publié le 20000811

PROCEDE DE DECORATION D'UN FILM PLASTIQUE PAR TRANSFERT- SUBLIMATION, ET PRODUIT PLASTIQUE DECORE SUSCEPTIBLE D'ETRE OBTENU PAR CE PROCEDE La présente invention se rapporte au domaine technique général des procédés d'impression et/ou de décoration par transfert-sublimation de films ou produits plastiques en vue d'obtenir un produit plastique décoré dans son épaisseur. La présente invention concerne un procédé de décoration et/ou d'impression d'un film plastique par des colorants sublimables dans lequel: - on met en contact, avec une légère pression, un film plastique à imprimer, avec un papier transfert comprenant un ensemble de colorants sublimables formant un décor coloré, - on chauffe l'ensemble pour permettre, par sublimation, le transfert des colorants sublimables dans l'épaisseur du film plastique. Il est déjà connu d'assurer l'impression et/ou la décoration par transfert- sublimation de tissus ou textiles polyester et polyamide. Ces tissus ou textiles synthétiques, dont l'épaisseur de la fibre n'excède pas huit à douze microns, sont imprimés de manière traditionnelle par la technique également connue de transfert- sublimation consistant, à partir d'un papier transfert imprimé avec un décor contenant dans son épaisseur un décor coloré réalisé par une série de colorants sublimables dispersés, à soumettre le textile et le papier transfert à une légère compression simultanément à un traitement thermique de sublimation ayant lieu à une température comprise entre 200" et 230 C. 2 2789346 Au préalable, I'impression du papier transfert a été obtenue par d'autres méthodes connues d'impression, du type offset, héliographie, sérigraphie, flexographie, jet d'encre..., avec des encres préparées à base de colorants dispersés susceptibles de se sublimer à la température idoine de traitement. Au cours du traitement thermique d'une durée de l'ordre de vingt à trente secondes, les colorants sublimables contenus sur le papier transfert génèrent un flux gazeux pénétrant dans la masse des fibres textiles placées contre le papier imprimé. Le flux gazeux peut alors se fixer dans la masse des fibres textiles en reproduisant le motif ou décor préalablement imprimé sur le papier transfert. Un tel procédé, s'il s'avère donner de bons résultats dans son application particulière aux textiles synthétiques, ne peut être généralisé à tous types de matériaux ou films plastiques, et est limité à l'impression de films ou matériaux plastiques d'épaisseur limitée. En effet, il s'avère qu'un tel procédé n'est pas transposable à la décoration et/ou impression en profondeur de matériaux plastiques de tous types. En particulier, cette technique connue n'est pas applicable aux matériaux plastiques thermosensibles qui, d'une part, sont particulièrement déformables à la température de sublimation, ce qui rend leur manipulation extrêmement délicate dans le cadre d'un processus industriel, et qui, d'autre part, se comportent en tant qu'" accumulateur thermique " au détriment du papier transfert, ce qui influence, de manière négative, la sublimation des colorants ainsi que leur transfert dans le matériau plastique. Pour tenter de résoudre ce problème, il a déjà été proposé d'essayer de décorer et/ou imprimer en profondeur des matériaux plastiques thermosensibles par transfert-sublimation en opérant sous vide afin de 3 2789346 baisser la température de sublimation. En outre, il a déjà été tenté, afin précisément de palier aux effets de dégradations et déformations des matériaux plastiques, de réaliser l'étape de transfert sublimation à très basse température, par exemple à une température maximale de 160 C, ce qui implique de prolonger, de manière inconsidérée, le temps de contact entre le papier transfert et le matériau plastique, puisque la durée totale du cycle était de l'ordre de six ou sept heures. Bien évidemment, de telles pratiques s'avèrent incompatibles avec un processus industriel classique en raison notamment des investissements et du temps nécessaire. Par ailleurs, il s'avère que le transfert des colorants est imparfait ou incomplet. L'objet de la présente invention vise en conséquence à remédier aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer un nouveau procédé d'impression et/ou décoration par transfert-sublimation susceptible de s'appliquer a la décoration de l'ensemble des matériaux plastiques thermosensibles, quelle que soit leur forme, leur composition ou leur épaisseur. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'impression particulièrement adapté à l'impression en profondeur d'un décor dans un matériau plastique thermosensible. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'impression qui soit particulièrement simple à mettre en oeuvre et susceptible de développement industriel. 4 2789346 Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'impression permettant un traitement subséquent du matériau plastique décoré, et notamment sa conformation dans l'espace. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé d'impression compatible avec d'autres traitements du matériau plastique. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau produit plastique décoré dans lequel le motif décoré obtenu par transfert sublimation, est imprimé en profondeur. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé d'impression d'un film plastique par des colorants sublimables dans lequel: - on met en contact, avec une légère pression, un film plastique à imprimer avec un papier transfert comprenant un ensemble de colorants sublimables formant un décor coloré, - on chauffe l'ensemble pour permettre, par sublimation, le transfert des colorants sublimables dans l'épaisseur du film plastique, caractérisé en ce qu'on interpose un écran anti-adhésif et transparent aux gaz sublimés entre le film plastique et le papier transfert avant l'étape de mise en contact. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un produit plastique décoré susceptible d'être obtenu selon l'une des étapes du procédé, comprenant un film plastique décoré dans son épaisseur par transfert- sublimation de colorants formant un décor, caractérisé en ce que le décor 2789346 est imprimé jusqu'à une profondeur au moins égale à 13 microns, et pouvant aller jusqu'à une profondeur comprise entre 60 et 100 microns. D'autres détails et avantages de l'invention seront décrits de manière détaillée à la lumière de la description et des exemples illustratifs qui suivent ci-après, donnés à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: - la figure 1 représente, selon une coupe transversale partielle, une première variante de réalisation d'un procédé d'impression conforme à l'invention. - la figure 2 montre, selon une vue en coupe transversale partielle, une seconde variante de réalisation d'un procédé d'impression conforme à l'invention. Le procédé d'impression et/ou de décoration d'un film plastique par des colorants sublimables consiste, selon l'invention, à mettre en contact, avec une légère pression, un film plastique à imprimer avec un papier transfert comprenant un ensemble de colorants sublimables formant un décor coloré. Pour réaliser cette étape d'impression en profondeur, le procédé d'impression selon l'invention fait appel à la technique classique de transfert-sublimation consistant à opérer, à une température comprise entre 2000 et 230 C environ, le transfert des encres sublimables contenues dans le papier transfert vers et dans le film plastique à décorer. Au sens de l'invention, il conviendra d'entendre sous la dénomination de " film plastique ", tous les types de composés plastiques thermosensibles connus à ce jour, quelle que soit leur forme et/ou composition, du type par exemple, polyamides, polyesters, films plastique fluorés du type PVDF, plastiques flockés ou non flockés de toutes natures, plastisols, PVC, PS et 6 2789346 copolymères, polyacétates de vinyle, polyalcools de vinyle, polybutyrols, polycarbonates, résines cellulosiques, phénoplastes, aminoplastes UF et MF, polyépoxydes, polypropylènes, polyéthylène, résines de toutes sortes, sans que cette liste soit limitative. De manière générale, le film plastique à imprimer ou décorer se présentera sous la forme d'une surface plane 1 tel que montré à la figure 1, d'une épaisseur quelconque, pouvant aller d'une dizaine à une quinzaine de microns jusqu'à plusieurs millimètres d'épaisseur. Selon l'invention, le papier transfert 2 utilisé peut être obtenu par toutes les techniques connues permettant l'impression dudit papier transfert 2 par des encres colorantes sublimables formant un décor imprimé sur le papier transfert 2, ledit décor étant destiné à être reproduit dans l'épaisseur du film plastique 1. En particulier, le papier transfert 2 peut être obtenu par sérigraphie, offset, flexographie, héliographie, etc. Selon l'invention, il est nécessaire, pour permettre le transfert par sublimation des colorants sublimables 3 dans la masse et l'épaisseur du film plastique à imprimer 1, de chauffer l'ensemble formé par le film plastique 1 et par le papier transfert 2 à une température comprise entre 200 et 2300 C environ, et ce pendant un temps suffisant, de l'ordre de 20 à 30 secondes. En effet, en deça des températures énoncées précédemment, le processus de transfert-sublimation se réalise mal ou incomplètement. De la même manière, des temps de chauffe supérieurs à ceux énoncés précédemment sont incompatibles avec un processus industriel. 7 2789346 Par ailleurs, la plupart des plastiques connus sont thermosensibles et présentent une tendance à modifier leur état et structure physique, par exemple par ramollissement, dès l'atteinte d'un palier de température voisin de 100 C. En outre, les plastiques thermosensibles présentent la spécificité de devenir particulièrement mous et collants, à des températures voisines de à 230 C, ce qui inévitablement conduit à un collage du papier transfert 2 sur le film plastique 1 à décorer. C'est la raison pour laquelle, selon une caractéristique importante de l'invention, il est prévu d'interposer, avant l'étape de mise en contact du papier transfert 2 avec le film plastique à décorer 1, et avant l'étape de chauffe, un écran 4 anti-adhésif et transparent au gaz sublimé. L'interposition d'un écran 4, anti-adhésif et transparent au gaz sublimé entre le film plastique 1 et le papier transfert 2 permet en conséquence d'éviter le collage du papier transfert 2 sur le film plastique à décorer 1, tout en permettant un passage optimal du flux gazeux, puisqu'en raison de la température de chauffe, la température de sublimation est optimale et l'ouverture des pores du film plastique 1 est également complète. Ceci favorise au total une pénétration optimale et profonde des encres sublimables 3. Selon une particularité avantageuse de l'invention, l'écran 4 est formé par un film de polymère siloxané. Les résines silicones (ou polyorganosyloxanés) ont une structure chimique basée sur une alternance de silicium, d'oxygène, d'hydrogène, de phényle et de méthyle. 8 2789346 Les formules possibles sont donc extrêmement variées et se présentent sous trois formes - en solvant, - en émulsion, - sans solvant. Chaque résine est composée d'une résine de base et d'un réticulant qui fonctionne avec un catalyseur selon le mode de condensation thermique (sel d'étain catalyseur) ou d'addition thermique (catalyseur platine). A titre non limitatif, les produits DOW CORNING (marque déposée) suivants peuvent être employés en tant que polymère siloxané: - émulsion: Syll off system VII 7900 range: 7921 et 7922 DOW CORNING émulsion 24 - phase solvant: Syll off system Il et Vl: 7046 / 7048 - sans solvant: Syll off system 1 I 600 range: 7603 et Q2 7673. Selon une variante de réalisation, le film de polymère siloxané formant l'écran 4 est déposé sur le papier transfert 2, sous forme d'une couche de faible épaisseur, et par exemple de l'ordre de 0,2 à 2 microns. Selon une autre variante de réalisation, il est bien évidemment possible de déposer le film de polymère siloxané formant l'écran 4 de protection sur le film plastique à décorer 1, également de préférence sous le forme d'une couche de faible épaisseur, de l'ordre de 0,2 à 2 microns, par exemple. 9 2789346 Le polymère siloxané peut être utilisé sous forme de matière sèche à 100 % ou encore peut être utilisé en phase solvant. Dans ce dernier cas, le solvant doit être choisi parmi les solvants les plus légers et les moins agressifs, tel que le white spirit. Les polymères siloxanés peuvent éventuellement être utilisés en phase aqueuse (émulsion) bien que cette forme de polymère ne soit pas particulièrement souhaitable en raison des risques de déformation encourus par le papier transfert. Dans tous les cas, I'épaisseur du film de polymère siloxané ne devra pas dépasser une épaisseur de l'ordre de 2 microns. Tel que cela est montré à la figure 1, le procédé d'impression et décoration conforme à l'invention peut être mis en oeuvre dans une machine classique de contrecollage à plat ou de pressage comportant une pièce supérieure de pressage 5, et une pièce inférieure de pressage 6. Ces éléments de pressage (et de chauffage) sont toujours positionnés de façon horizontale et participent ainsi à la stabilité dimensionnelle des films plastiques. Chacune des pièces comporte un ou plusieurs éléments chauffants 7. Dans l'exemple montré à la figure 1, le papier transfert 4 est positionné sous le film plastique 1 à décorer. De cette façon, et en particulier en raison de la présence d'un élément chauffant 7 sous le papier transfert 4, on peut accélérer et faciliter le phénomène de sublimation ainsi que le passage des encres colorées 3 à travers le film plastique 1 en favorisant le déplacement naturel du flux gazeux de bas en haut. 2789346 Dans l'exemple de réalisation montré à la figure 2, les pièces supérieure et inférieure de pressage 5, 6 peuvent être avantageusement recouvertes d'un revêtement 10 anti-collage, par exemple à base de téflon. Tel que cela est montré à la figure 2, il est également possible en tant que variante de réalisation, de disposer le film plastique à décorer 1 sous le papier transfert 2 en regard du film polymère siloxané formant l'écran 4. Une telle disposition est plus particulièrement appropriée pour les films plastiques 1 de faible épaisseur. A titre de variante de réalisation non représentée aux figures, il est bien évidemment envisageable d'avoir recours à des machines dites de transfert couramment utilisées par exemple dans le traitement transfert des tissus. De telles machines mettent en oeuvre des cylindres métalliques chauffants qui assurent à la fois le chauffage et la motricité et le convoyage de l'ensemble film plastique 1 - papier transfert 2. Quel que soit le type de machine utilisée, le procédé d'impression selon l'invention doit permettre d'atteindre une température de chauffe comprise entre 200 et 230 C, une telle température étant maintenue dans ces limites pendant une durée comprise entre 20 et 30 secondes environ. Par ailleurs, la pression de contact entre le film plastique 1 et le papier transfert 2 sera avantageusement de l'ordre de 1 à 2 kg/cm2. A titre de variante, il est également envisageable de faire varier la température de chauffe entre la pièce supérieure de pressage 5 et la pièce inférieure de pressage 6. 1 1 2789346 De manière avantageuse, on préférera assurer une chauffe simultanée entre les pièces supérieure et inférieure de pressage 5, 6 afin de réduire la durée du transfert gazeux tout en maintenant son intensité et sa profondeur. Tel que cela a été présenté précédemment, la totalité des matériaux plastiques thermosensibles peuvent être imprimés par sublimationtransfert à l'aide du procédé décrit. Ainsi, les matériaux plastiques flockés ou non flockés, les plastisols, les films fluorés, du type PVDF peuvent être traités selon le procédé. Néanmoins, s'agissant par exemple des plastisols, composés à base de PVC souples incorporant une certaine quantité de plastifiants, un certain nombre de limitations sont nécessaires. Ainsi, il s'avère que seuls les plastisols comprenant un taux de plastifiant inférieur à %, et de préférence inférieur à 20 %, peuvent être traités correctement selon le procédé. En effet, un taux plus élevé de plastifiant dans le PVC a pour conséquence de faire migrer les colorants et détruire ainsi peu à peu les contours de l'image à la surface du PVC, ce qui constitue une barrière limitant le transfert du flux gazeux des colorants sublimables. De manière particulièrement avantageuse, il est également possible de soumettre le film plastique à décorer, de manière non simultanée, à l'étape de chauffage, à une étape de thermoformage. En raison de la pénétration importante du décor imprimé dans le film plastique 1, et par exemple jusqu'à une profondeur au moins égale à 13 microns, et pouvant aller jusqu'à une profondeur comprise entre 60 et microns, voire plus, le film plastique peut être thermoformé, c'est-àdire conformé dans l'espace. En effet, la profondeur d'impression confère au produit plastique décoré susceptible d'être obtenu selon l'une des étapes du 12 2789346 procédé, une aptitude particulière à être thermoformé ou gaufré sans que des phénomènes de ruptures de décor apparaissent. Le procédé selon l'invention permet en particulier la décoration des films PVDF tout en permettant leur thermocollage (plaxage) avec des films PMMA (polyméthacrylate de méthyle) ou avec des films PET C et A (polyester). De manière particulièrement avantageuse, le procédé d'impression selon l'invention permet également, préalablement à l'impression, de soumettre le film plastique 1 à décorer à un traitement de surface anti-UV, de préférence à base de titane. Le procédé selon l'invention permet également, de manière avantageuse, de réaliser, de façon simultanée ou non à la décoration ou impression, le contre-collage d'un second film plastique 12 (figure 1) sur la face du film plastique 1 ne venant pas en contact avec le papier transfert 4. Il s'avère en effet qu'en raison de la température de chauffe atteinte lors de la mise en contact du papier transfert 4 et du film plastique 1 à décorer, le contre-collage d'un second film plastique 12 est réalisable, de préférence simultanément, soit par la technique classique de thermocollage (plaxage), c'est-à-dire sans apport de colle, soit au contraire par collage avec apport de colle. Bien évidemment, à la place du collage d'un second film plastique 12, il est également possible de rapporter sur le film plastique I un matériau autre, tel qu'une mousse (polyuréthanne, polyéthylène, etc.) ou encore un autre matériau compatible tel que du papier, du carton, un tissu, de la tôle, etc. 13 2789346 Dans le cas particulier d'impression de films plastiques dit flockés, c'est-à- dire comportant un film de PVC de l'ordre de 500 microns par exemple, sur lesquels sont rapportées une colle ainsi qu'une série de fibres, une distinction doit être établie entre les plastiques flockés à base de plastiques thermosensibles, et les films flockés de type polyamide ou polyester. Ainsi, dans le cas des films flockés à base de plastique thermosensible, le procédé de décoration nécessite la présence d'un film siloxané. En revanche, dans le cas des films flockés à base de polyamide ou de polyester, l'épaisseur de la colle acrylique ainsi que celle des fibres est suffisante pour constituer en elle-même un écran anti-adhésif 4. Selon l'invention, le produit plastique décoré et susceptible d'être obtenu selon l'une des étapes du procédé, comprend un film plastique thermosensible décoré dans son épaisseur par transfert-sublimation de colorants formant un décor, ledit décor étant noyé et s'étendant de la surface vers la profondeur du film sur une épaisseur de l'ordre de 60 à 100 microns, selon le matériau plastique impliqué. Le produit ainsi obtenu présente en conséquence un décor qui est protégé à la fois physiquement et chimiquement dans l'épaisseur du film plastique 1 ce qui permet son thermoformage pour I'obtention de formes variées, telles que masques, coffres, boîtes, images en trois dimensions diverses, sans risque de rupture de décor. En revanche, dans le cas des films flockés à base de flock polyamide ou polyester, l'épaisseur des fibres est suffisante pour constituer en elles- mêmes un écran anti-adhésif 4. 14 2789346 Si le produit flocké est au contraire plutôt ras ou de type polyuréthanne, il est nécessaire de maintenir un écran anti-adhésif 4. Dans les deux cas, c'est le produit flocké qui est décoré de façon prioritaire. 2789346 REVENDICATIONS 1 - Procédé d'impression d'un film plastique par des colorants sublimables dans lequel: - on met en contact, avec une légère pression, un film plastique à imprimer avec un papier transfert comprenant un ensemble de colorants sublimables formant un décor coloré, - on chauffe l'ensemble pour permettre, par sublimation, le transfert des colorants sublimables dans l'épaisseur du film plastique, caractérisé en ce qu'on interpose un écran anti-adhésif et transparent aux gaz sublimés entre le film plastique et le papier transfert avant l'étape de mise en contact. 2- Procédé d'impression selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'écran est formé par un film de polymère siloxané. 3- Procédé d'impression selon la revendication 2 caractérisé en ce que le film de polymère siloxané est déposé sur le papier transfert sous forme de couche. 4- Procédé d'impression selon la revendication 2 caractérisé en ce que le film de polymère siloxané est déposé sur le film plastique sous forme de couche. 5- Procédé d'impression selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la température de chauffe est comprise entre 200 et 230 C, 16 2789346 et est maintenue dans ces limites pendant une durée comprise entre 20 et 30 secondes environ. 6- Procédé d'impression selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la pression de contact entre le film plastique et le papier transfert est de l'ordre de 1 kg/cm2 à 2 kg/cm2. 7- Procédé d'impression selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le film plastique à imprimer est choisi parmi: les matériaux plastiques flockés ou non flockés, les plastisols, les films fluorés, type PVDF. 8 - Procédé d'impression selon la revendication 7 caractérisé en ce que les plastisols choisis comprennent un taux de plastifiant inférieur à 25 %, et de préférence inférieur à 20 %. 9- Procédé d'impression selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le film plastique décoré est soumis, simultanément ou non à I'étape de chauffage, à une étape de thermoformage. -Procédé d'impression selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que préalablement à l'impression, le film plastique à imprimer est soumis à un traitement de surface anti-U.V., de préférence à base de titane. 11 -Procédé d'impression selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que, de façon simultanée ou non à la décoration, on assure le contre-collage d'un second film plastique sur la face du film plastique à décorer ne venant pas en contact avec le papier transfert. 17 2789346 12-Produit plastique décoré susceptible d'être obtenu selon l'une des étapes du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 11, comprenant un film plastique décoré dans son épaisseur par transfert- sublimation de colorants formant un décor, caractérisé en ce que le décor est imprimé jusqu'à une profondeur au moins égale à 13 microns, et pouvant aller jusqu'à une profondeur comprise entre 60 et 100 microns. 13 -Produit plastique décoré selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il est thermoformé.