Brevet FR2832093A1 — publié le 20030516

PROCEDE DE FABRICATION A L'UNITE OU EN PETITE SERIE D'UN PRODUIT PRESENTANT UNE IMAGE IMPRIMEE UNIQUE OU VARIABLE La présente invention se rapporte au domaine de l'impression d'images uniques ou variables sur des objets plats ou en relief. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de fabrication à l'unité ou en petite série d'un produit présentant une image à haute résolution, imprimée, unique ou variable. La notion de petite série sera bien évidemment comprise par l'homme du métier comme désignant une faible quantité par rapport au domaine d'application de l'invention considéré. L'art antérieur connaît déjà des procédés de fabrication à l'unité ou en petite série d'un produit présentant un élément décoratif imprimé unique ou répétitif, mais ces procédés soit ne permettent pas d'arriver à la qualité d'impression requise, soit sont trop coûteux pour être appliqués à des petites séries voire à des impressions à l'unité. L'art antérieur connaît en outre la demande de brevet français FR 2 750 080 qui présente un procédé de décoration d'un objet à l'aide d'une image, dans lequel l'image est imprimée à l'aide d'une imprimante jet d'encre sur un film support enduit au préalable d'un revêtement adhérant et dans lequel le côté imprimé est ensuite mis en contact avec l'objet. Le film support est ensuite soumis à une température élevée, afin que l'adhérence du revêtement soit activée et provoque l'adhérence de l'image sur l'objet décoré. Cette technique repose sur le fait que le film support est un matériau plastique non compatible avec la matière à décorer, c'est-à-dire que lorsque le support plastique et l'objet à décorer sont en contact et que le support est chauffé, ce dernier n'adhère pas à l'objet à décorer, aucune liaison ne se créant entre les deux matériaux. Un inconvénient majeur de cette technique est que l'étape essentielle au cours de laquelle l'impression quitte le support pour adhérer sur le produit est très délicate. La variation des paramètres ou le mouvement du moule lors de cette étape peut engendrer une détérioration de l'impression. En outre, la qualité de l'impression est limitée en raison même de ce transfert et du type d'impression : l'impression à jet d'encre. Il n'est pas possible de réaliser des impressions à haute résolution. La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé peu onéreux qui permette de réaliser avec une grande qualité d'impression des impressions en petites séries voire à l'unité sur des objets plats ou tridimensionnels nécessitant une étape de mise en forme, postérieurement à l'impression, incluant un passage de l'objet ainsi marqué à une température élevée (supérieure à 50 C). En outre, la présente invention entend proposer de réaliser l'impression de l'image sur un support destiné à être positionné dans ou sur l'objet fini. Par objets tridimensionnels, on entend bien sûr des objets qui ne sont pas plats et présentent des dimensions non négligeables dans les trois axes de l'espace. Pour ce faire, la présente invention est du type décrit ci-dessus et elle est remarquable, dans son acception la plus large, en ce que ledit élément décoratif est imprimé par impression numérique électrophotographique sur une face d'un film en matière plastique compatible avec la matière dudit produit à décorer ; le film, non adhésif, ayant subit au préalable un pré-traitement d'accroche et ledit produit étant destiné à subir une étape de mise en forme comportant un passage du produit ainsi décoré à une température supérieure à 50 C, notamment pour une mise en forme tridimensionnelle dudit objet. Ladite impression est réalisée de préférence en continue à partir d'un film se présentant sous la forme d'un rouleau. Dans une variante de l'invention, ladite impression numérique est réalisée sur une deuxième face dudit film, transparent, en miroir et le film réalise alors une couche de protection pour l'impression. Préalablement à l'étape de pré-traitement d'accroche, ledit film subit un traitement d'oxydation. Postérieurement à l'étape d'impression laser numérique et préalablement à l'étape de mise en forme, ledit film subit de préférence une étape de sérigraphie. Dans une version préférée de l'invention, après la sérigraphie, le film subit un séchage à l'aide d'un rayonnement ultraviolet, afin de permettre d'augmenter la cadence de production. Avant l'étape de mise en forme ledit produit subit de préférence une étape de protection de l'impression. Les différentes étapes du procédé selon l'invention pouvant être réalisées sur des machines différentes, entre les étapes de pré-traitement d'accroche et de mise en forme, ledit film subit alors au moins une mise en forme sous forme de rouleau. Préalablement à l'étape de mise en forme, ledit film est de préférence découpé lors d'une étape de découpage, afin de réaliser au moins une étiquette. Un avantage important de l'invention réside dans le fait que l'impression ainsi réalisée présente des caractéristiques de résistances importantes, notamment à la température et à la pression, et permet ainsi de réaliser une étape de mise en en forme tridimensionnelle éprouvante pour le film. En effet, l'impression résiste à une température allant jusqu'à 3000C et une pression allant jusqu'à 1700 bars. Avantageusement également, le film en matière plastique peut être choisi dans une large gamme de produits différents et peut être à base de : polycarbonate, polystyrène, polypropylène, polyéthylène, y compris le polyéthylène téréphtalate, polychlorure de vinyle, polyméthacrylate de méthyle, polyester,... ou être un complexe (mélange ou multicouche) de ces produits. En outre, comme le film est intégré au produit à décorer, l'étape de mise en forme peut être une étape très contraignante et délicate, cela n'a aucune influence sur la qualité de l'impression et la résolution. L'étape de mise en forme peut ainsi être une étape de collage par enduction sur produit plat ou une étape de mise en forme tridimensionnelle par la méthode de positionnement d'étiquettes dans le moule IML (In Mold Labelling) sur la face externe ou interne de l'objet, par thermoformage éventuellement associé à la méthode IML, laminage, thermoscellage,... Avantageusement enfin, la présente invention permet de réaliser des objets à l'unité ou en petite quantité, présentant des images identiques ou variables, à une cadence élevée. La présente invention se rapporte également au dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention, ainsi qu'à l'étiquette et au produit présentant au moins une étiquette réalisant une image à haute résolution, obtenus par la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées : 'la figure 1 illustre un organigramme du procédé selon l'invention ; m la figure 2 illustre les étapes d'oxydation et de pré traitement d'accroche du support ; m la figure 3 illustre l'étape d'impression numérique de l'image par électrophotographie ; a la figure 4 illustre l'étape de sérigraphie et la figure 5 illustre les étapes de protection du support et de découpe. Le procédé de fabrication selon l'invention, illustré figure 1, est un procédé de fabrication à l'unité ou en petite série d'un produit présentant une image à haute résolution, imprimée, unique ou variable. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que ledit élément décoratif est imprimé par impression numérique (30) électrophotographique sur une face d'un film (1) en matière plastique compatible avec la matière dudit produit, non adhésif, ayant subit au préalable un pré-traitement d'accroche (20), ledit produit étant destiné à subir une étape de mise en forme (70) comportant un passage du produit ainsi décoré à une température supérieure à 50 C, notamment pour une mise en forme tridimensionnelle dudit objet. L'impression numérique est réalisée sur toute la largeur du film (1), à partir d'un film (1) se présentant sous la forme d'un rouleau (2,3, 4,5, 6). Un avantage important de la fabrication à partir de rouleaux est que les conséquences des charges électrostatiques se font moins ressentir sur les rouleaux que sur les empilements. L'impression numérique est réalisée en continue, mais peut bien sûr être interrompue entre l'impression de chaque étiquette. L'impression est très rapide et le changement du motif de l'impression n'a aucune influence sur la cadence, même lorsque chaque impression est différente de la précédente et de la suivante. L'impression numérique (30) peut être réalisée sur la face extérieure du film (1) par rapport à sa position future sur le produit, face appelée première face o, ou peut être réalisée sur la face intérieure du film (1) appelée deuxième face , en miroir, lorsque le film (1) est transparent. L'avantage de la deuxième variante, c'est qu'alors le film (1) constitue une couche de protection pour l'image imprimée contre les agressions extérieures que peut subir l'objet final. Le procédé selon l'invention peut en outre comporter les étapes suivantes, quelle que soit la face sur laquelle l'impression est réalisée : . préalablement à l'étape de pré-traitement d'accroche (20), ledit film (1) subit un traitement d'oxydation (10) ; 'Postérieurement à l'étape d'impression numérique (30) et préalablement à l'étape de mise en forme (70), ledit film subit une étape optionnelle de sérigraphie (40) à l'aide d'un dispositif de sérigraphie (41) ; 'Avant l'étape de mise en forme (70), ledit produit subit une étape optionnelle de protection (50) de l'impression sur la première ou la deuxième face par exemple par vernissage ou pelliculage, afin d'améliorer sa résistance à l'abrasion et aux agressions chimiques ; 'Préalablement à l'étape de mise en forme (70), ledit film est découpé lors d'une étape de découpage (60) pour former des étiquettes (61), afin de permettre la mise en oeuvre à plat ou tridimensionnelle du film. Le traitement d'oxydation (10), illustré figure 1, peut être un traitement Corona, dans lequel le film (1) passe entre au moins une électrode (11) et un cylindre de chargement (12) chargé avec un potentiel différent de celui de l'électrode, afin de réaliser une ozonisation de l'air, puis, par voie de conséquence, une oxydation de la surface du film. Le traitement d'oxydation (10) peut être un traitement à la flamme (non illustré) dans lequel le film passe à proximité d'une flamme qui provoque également une oxydation superficielle du film, ou encore un traitement par passage dans un ou plusieurs bains d'acide (également non illustré). Le but de ce traitement d'oxydation (10) est de permettre d'augmenter la tension superficielle de la surface du film afin de créer des groupements polaires favorisant l'adhésion du produit utilisé lors du prétraitement d'accroche. Grâce à ce traitement d'oxydation, la tension de surface par exemple d'un film en polycarbonate, peut ainsi passer d'une valeur inférieure à 36 dynes à une valeur d'environ 42 dynes. Le pré-traitement d'accroche (20), également illustré figure 1, consiste à faire passer le film (1), issu du rouleau (2) entre un cylindre de contrepression (21) et un manchon (22), en contact avec ceux-ci, ledit manchon (22) étant en contact avec un troisième rouleau (23) barbotant dans un bac contenant un produit d'accroche (24), tel qu'un liant ou une colle, afin de réaliser un dépôt fin et homogène de produit d'accrochage (24), d'au moins 0,3 g/m2 sur la face du film préalablement oxydée et permettre à l'impression d'accrocher au film. Le produit d'accroche (24) appliqué est ensuite de préférence séché à l'aide d'un rayonnement infrarouge (25) avant l'impression numérique ou par air chaud. Après ces deux premières étapes, le film (1) peut être enroulé sur un rouleau (3). L'impression numérique (30) couleur électrophotographique à encre liquide, illustrée figure 3, est basée sur le principe suivant : Un Scoroton (31) (nom commercial désignant une barre de chargement corona), chargé à environ-800 Volts permet de charger un tambour principal (32), entraîné en rotation, à une valeur d'environ-750 Volts. Pour chaque couleur, un faisceau laser (représenté en pointillé), issu d'une diode laser (33) est ensuite envoyé à la surface du tambour principal (32), afin de le décharger, à une valeur d'environ-100 Volts, dans les zones correspondant aux endroits dans lesquels on souhaite avoir la couleur pour former l'image. Ensuite, un injecteur (34) envoi de l'encre liquide sur la surface du tambour principal (32). Dans la suite de sa rotation, le tambour principal (32) entre en contact avec un cylindre développeur (35) chargé à environ-400 Volts, chargé de récupérer le surplus d'encre, puis le tambour principal (32) transfère l'encre de la couleur qui reste à sa surface sur un blanchet (36), ou cylindre de transfert intermédiaire, chargé à + 500 Volts. Le cycle se répète ensuite pour chaque autre couleur. Ce type d'impression permet d'utiliser de quatre à seize couleurs. Une fois que le blanchet (36) comporte toutes les couches de couleur, l'image est transférée sur le film (1) qui passe entre le blanchet (36) et un cylindre de contre pression (37). La vitesse d'impression peut être de l'ordre de 6m/min ou plus. L'étape optionnelle de sérigraphie (40) permet de rajouter une couche de blanc ou de vernis mat ou brillant sur l'impression, à l'aide d'un dispositif de sérigraphie (41) afin de lui donné la finition désirée. Après la sérigraphie, le film (1) subit de préférence un séchage à l'aide d'un rayonnement ultraviolet (42), afin de permettre de faire avancer le film (1) à une cadence plus importante. L'étape de protection (50) de l'impression, illustrée figure 5, consiste, comme pour le pré-traitement d'accroche (20), à faire passer le film (1), issu du rouleau (5) entre un cylindre de contre-pression (51) et un manchon (52), en contact avec ceux-ci, ledit manchon (52) étant en contact avec un troisième rouleau (53) barbotant dans un bac contenant un produit de protection (54), tel qu'un vernis ou une pellicule, afin de réaliser un dépôt fin et homogène de produit de protection (54) sur la face du film préalablement imprimée. Le produit de protection (54) appliqué est ensuite de préférence séché à l'aide d'un rayonnement ultraviolet (55). Après cette étape, le film (1) peut être enroulé sur un rouleau (6). L'étape de découpe (60) consiste à découper le film (1) issu du rouleau (6), afin de réaliser des étiquettes (61). L'étape de mise en forme (70) peut consister à fabriquer un produit contenant au moins une étiquette par thermoformage. Dans ce cas, l'étiquette est pincée dans un cadre indéformable et est chauffée jusqu'à ramollissement (fonction de la composition du film support). Lorsque le ramollissement est suffisant, l'étiquette est aspirée contre une paroi du moule et l'étiquette prend alors la forme du moule. L'étape de mise en forme (70) peut aussi consister à fabriquer un produit contenant au moins une étiquette par IML. Dans ce cas, l'étiquette est insérée dans le moule et la matière constitutive du produit est injectée dans le moule. La matière du substrat (produit) est en général du même type que la matière du film support. L'étape de mise en forme (70) peut aussi consister à fabriquer un produit contenant au moins une étiquette par thermosoudage. Dans ce cas, la surface de l'étiquette et la surface du produit sont chauffées et sont serrées l'une contre l'autre afin de provoquer l'adhésion. La présente invention se rapporte également au dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention. Ce dispositif peut être constitué d'une machine unique ou de plusieurs machines, voire d'autant de machine qu'il y a d'étapes référencées. La présente invention se rapporte également aux étiquettes individualisées, sous forme de rouleau ou de planche, obtenues par la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention et aux produits présentant chacun au moins une étiquette formant une image à haute résolution obtenus par la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication à l'unité ou en petite série d'un produit présentant une image à haute résolution, imprimée, unique ou variable, caractérisé en ce que ledit élément décoratif est imprimé par impression numérique (30) électrophotographique sur une face d'un film (1) en matière plastique compatible avec la matière dudit produit, non adhésif, ayant subit au préalable un pré-traitement d'accroche (20), ledit produit étant destiné à subir une étape de mise en forme (70) comportant un passage du produit ainsi décoré à une température supérieure à 50 C, notamment pour une mise en forme tridimensionnelle dudit objet. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite impression numérique (30) est réalisée en continue à partir d'un film (1) se présentant sous la forme d'un rouleau (2). 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite impression numérique (30) est réalisée sur une deuxième face dudit film (1), transparent, en miroir. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que préalablement à l'étape de pré-traitement d'accroche (20), ledit film (1) subit un traitement d'oxydation (10). 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que postérieurement à l'étape d'impression numérique (30) et préalablement à l'étape de mise en forme (70), ledit film (1) subit une étape de sérigraphie (40). 6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, caractérisé en ce que après la sérigraphie, le film (1) subit un séchage à l'aide d'un rayonnement ultraviolet (42). 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que avant l'étape de mise en forme (70), ledit film subit une étape de protection (50) de l'impression. 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que entre les étapes de traitement d'oxydation (10) et de mise en forme (70), ledit film (1) subit au moins une mise en forme sous forme de rouleau (3,4, 5, 6). 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que préalablement à l'étape de mise en forme (70), ledit film est découpé lors d'une étape de découpage (60), afin de réaliser au moins une étiquette (61). 10. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11. Etiquette obtenue par la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 12. Produit présentant au moins une image à haute résolution obtenu par la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.