Brevet FR2871814A1 — publié le 20051223

Procédé de fabrication de bandes en alliage d'aluminium revêtu pour réalisation de décors de qualité photographique par transfert à sec. Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé de fabrication industrielle en continu de bandes en alliage d'aluminium revêtues d'un vernis, particulièrement adaptées à l'obtention de 1 o décors de qualité photographique selon la technique du transfert à sec par sublimation à partir d'un support provisoire, ainsi que les bandes fabriquées selon ce procédé. Etat de la technique Le transfert à sec de décors par sublimation à partir d'un support provisoire a trouvé ses premières applications importantes dans l'industrie du textile, naturel puis synthétique. Selon ce procédé, l'image à transférer est, dans la plupart des cas, imprimée sur un support papier selon les techniques d'impression traditionnelles. Pour réaliser le transfert, ledit support est plaqué sous presse contre le matériau sur lequel on souhaite transférer l'image sublimable, pendant environ 30 secondes à des températures généralement de 200 à 230 C. Les constituants des encres composant l'image passent alors directement de l'état solide à l'état gazeux et migrent vers le support à imprimer sur lequel ils se condensent et sont absorbés. Lors du refroidissement, les vapeurs d'encres retournent directement à l'état solide. L'application s'est ensuite étendue à d'autres matériaux dont les polymères et métaux. Dans le cas des alliages d'aluminium, en vue d'obtenir la tenue du décor transféré, un traitement d'anodisation préalable au transfert est majoritairement pratiqué. Le brevet US 3,484,342 ( Martin-Marietta Corp.) déposé en 1966, décrit le procédé de transfert de décors par sublimation à partir d'un substrat provisoire (papier selon la revendication 6), sur des alliages revêtus d'une couche anodique poreuse, pour permettre la pénétration des divers pigments dans les pores, et colmatée (par traitement à l'eau bouillante selon la revendication 6) après transfert pour fixer lesdits pigments sur leur nouveau substrat. La revendication 4 cite préférentiellement l'anodisation en milieu sulfurique; la description, en colonne 4, lignes 63 à 66 précise que, après colmatage pendant une demi-heure dans l'eau bouillante, la qualité et la clarté de la teinte demeurent acceptables . Parmi les inconvénients de cette méthode, on peut en effet souligner que, selon leur taille, tous les pigments ne pénètrent pas de la même façon dans les pores, certains provoquant un poudrage en s'accumulant en surface, ce qui nuit à la définition de l'image, et surtout, provoque un changement voire une perte de la couleur après colmatage. Qui plus est, on observe fréquemment le transfert non seulement de l'image du décor, mais aussi d'autres éléments parasites (trame du papier, ...) sur les couches non colmatées. Par ailleurs les manipulations entre anodisation et transfert ainsi qu'entre transfert et colmatage doivent être réalisées avec une précaution toute particulière pour éviter des détériorations faciles des pores. D'autre part, le transfert doit être effectué dans un temps bref et relativement constant après l'anodisation (de préférence enchaîné à l'anodisation) les pores se 20 colmatant naturellement par formation de (Al203, H20x). Enfin, pour obtenir une intensité de couleur acceptable, c'est à dire des pores de taille suffisante, l'épaisseur de la couche anodique doit être relativement importante (plus de 2 à 3 m, voire 7 m pour le bleu et le noir) et lors de l'opération de sublimation par chauffage, on observe couramment un faïençage de ce type de couche. La demande de brevet FR2.230.794 (Sublistatic Holding S.A.) déposée en 1974 décrit l'application de ce procédé, à une température entre 140 et 300 C, de préférence 180 à 230 C, sur tout matériau rigide constitué ou préalablement revêtu de résines époxy, transparentes ou colorées. L'aluminium est cité, parmi une grande quantité d'autres supports, au travers des appareils ménagers, mobiliers, tôles automobiles, mais sans aucune indication sur le traitement de surface préalable pour permettre l'adhésion desdites résines époxy. Celle-ci étant connue pour être difficile dans le cas de l'aluminium, le traitement en question consiste soit en une anodisation classique, soit en une conversion chimique, pour obtenir de façon à fixer la résine, une couche poreuse au moins en surface, avec tous les inconvénients déjà décrits quant à ce type de surface. On sait par ailleurs que les surfaces, en alliage d'aluminium, nues ou revêtues naturellement d'oxyde d'une épaisseur de quelques nm, par nature irrégulière, vernies sans autre traitement, sont fragiles et en particulier très sensibles à la rayure. Le brevet EP 0 012 831 B1 (Fromson, Howard A.), déposé en 1979, décrit un procédé de transfert sublimatique, à une température préférentiellement entre 121 et 218 C, sur un substrat d'aluminium comportant une couche d'oxyde poreuse non colmatée et revêtue d'un polymère transparent ou coloré. 1 o Les pigments traversent le matériau polymère et se condensent dans ce revêtement ainsi que dans les pores de la couche anodique. Les inconvénients déjà signalés, liés à la fixation des pigments dans les pores de la couche anodique et à l'épaisseur habituelle de celle-ci subsistent de fait. Problème posé La demanderesse a donc cherché à obtenir un support résistant (tant aux rayures qu'à la corrosion et au vieillissement notamment) permettant le transfert par sublimation sans faïençage ni modification visible de la couleur et de la définition de l'image transférée (qualité dite photographique) avec une palette non limitative de pigments, et autorisant les opérations de pliage ou mise en forme ultérieures sans détérioration apparente. Objet de l'invention L'objet de la présente invention est un procédé de fabrication en continu d'une bande en alliage d'aluminium à surface optimisée pour le transfert d'un décor sublimable à partir d'un support provisoire, consistant dans l'utilisation d'une bande en alliage d'aluminium à haute réflectivité de qualité brillant ou grand brillant obtenue par polissage mécanique ou électrochimique, l'anodisation et le colmatage de ladite bande polie pour former une couche d'oxyde d'épaisseur inférieure ou égale à 1 pm et enfin l'enduction de la bande anodisée d'un vernis transparent constitué d'un mélange de polyester et de polyuréthane. Afin d'obtenir une couche anodique à surface non poreuse, avant vernissage final, une alternative avantageuse consiste dans la mise en oeuvre du procédé HELIA , objet dû brevet EP 0 745 703, comportant une première étape de polissage chimique ou électrolytique, une deuxième étape de micropolissage par anodisation en acide minéral organique ou mixte pour former une couche d'oxyde compacte, de type barrière, d'une épaisseur comprise de préférence entre 140 et 200 nm, cette dernière étape pouvant être précédée d'un décapage sélectif en milieu phospho- chromique de la couche d'oxyde précédemment formée. L'invention a également pour objet la bande traitée et revêtue selon le procédé ou ses 1 o variantes ci-dessus, ainsi préparée pour application, après découpage éventuel en tôles de ladite bande, au transfert par sublimation, ainsi que la bande ou tôle décorée après ledit transfert à partir d'un support provisoire. Description de l'invention L'invention consiste à utiliser des bandes en alliage d'aluminium de qualité brillant ou grand brillant , à les soumettre en continu à un traitement d'anodisation en couche mince d'épaisseur inférieure à 1 m suivi d'une opération de colmatage des pores par immersion en continu de préférence en eau bouillante, avant de les revêtir, avantageusement en continu selon la technique d'enduction du type connu par l'homme du métier sous la dénomination coil coating , d'un vernis transparent à base d'un mélange de polyester et polyuréthane. La couche anodique à surface non poreuse, obtenue avant vernissage final, peut avantageusement être une couche compacte du type barrière obtenue par le procédé HELIA , objet du brevet EP 0 745 703 de la demanderesse, appliqué à des bandes de qualité brillant ou grand brillant et dont les principales phases, après dégraissage, sont rappelées ci-après: Une première étape de polissage classique par voie chimique ou de préférence électrolytique puis un lavage à l'eau, Eventuellement une étape de désoxydation (H3PO4 + CrO3 ou autres) puis un lavage à l'eau, Une dernière étape de micropolissage par formation d'une couche barrière d'épaisseur comprise de préférence entre 100 et 500 nm et mieux entre 140 et 200 nm. Ces deux dernières étapes peuvent éventuellement être répétées pour obtenir une réflectivité optique optimale (supérieure à 80% sans irisation interférentielle ou variation de coloration visible). La demanderesse a constaté que la couche barrière ainsi formée, bien que compacte et ne comportant pas de pores au sens où on l'entend pour des couches non colmatées, se comportait comme une couche anodique fine (moins de 1 gin) quant à io l'adhésion du vernis et à sa résistance au rayage et au déchirage lors d'opérations de pliage ou mise en forme ultérieures. Le vernis peut être brillant, par exemple du type BASF CI49-0005, pour conserver sur le produit final un aspect poli miroir, ou mat, par exemple du type BASF CI49-0004, pour un aspect satiné. Enfin, la demanderesse a également constaté lors de tous les essais de transfert par sublimation d'images, une qualité de l'image qu'on peut qualifier de photographique tant en ce qui concerne sa définition que la restitution des couleurs, et ce sur un support d'aspect miroir particulièrement favorable. L'explication réside très probablement dans l'absence de pores tant des couches anodiques colmatées que des couches barrière du procédé HELIA : tous les pigments se répartissent de façon homogène dans le vernis et sur la surface anodisée, sans le phénomène d'accumulation en surface des pigments de taille trop importante et la diffusion des autres dans les pores, comme dans le cas des couches poreuses; cette caractéristique agit tant sur la fidélité des couleurs restituées par rapport au substrat initial que sur la définition et la clarté de l'image (netteté des contours) ; la trame éventuelle du substrat de départ n'apparaît pas non plus sur l'image finale. Cette caractéristique élargit également la palette des encres ou pigments utilisables. Par ailleurs, la finesse de la couche anodique (classique colmatée ou barrière) garantit l'absence de faïençage visible lors de l'opération de sublimation et a également une influence très positive sur les caractéristiques en pliage et mise en forme du produit final. Celui-ci se révèle en outre très résistant à la corrosion testée en brouillard salin. Enfin, la manutention des bobines de bande avant vernissage et avant transfert par sublimation s'effectue de façon tout à fait classique du fait de l'absence de pores qui pourraient se colmater, et de la bonne résistance du vernis, après son application et avant transfert; des temps d'attente éventuels entre traitement anodique des bobines de bandes et vernissage, ainsi qu'entre vernissage et transfert, sont ici sans aucun effet sur la qualité finale du produit, ce qui constitue un sérieux avantage du point de vue de la robustesse industrielle du procédé. Exemple Des bobines en alliage d'aluminium de qualité grand brillant du type 1085 5310 de Alcan-Singen, et 1085 126.2 de Amag, brutes de laminage ont été dégraissées puis traitées selon le procédé HELIA , variante 1 du brevet EP 0 745 703 (soit: polissage électrolytique, désoxydation phosphochromique, micropolissage avec couche barrière). Elles ont ensuite été revêtues du vernis brillant BASF CI49-0005 en continu sur une ligne de coil coating de largeur 600 mm à une vitesse de 25 mlmn; 1 épaisseur humide du vernis était de 50 pl pour une épaisseur sèche de 20 m. Les caractérisations ont comporté des mesures optiques, d'adhésion du vernis et de résistance à la corrosion en brouillard salin. 1) Mesures optiques: elles ont porté sur la réflectivité totale Rt et la réflectivité diffuse Rd par sphère d'Ulbricht selon la norme D1N 5036, ainsi que sur la réflectivité spéculaire à 60 degrés dans les sens long et travers de laminage, Rs60L et Rs60T, selon la nonne DIN 67530. 2) Adhésion du vernis: les tests d'adhésion pratiqués sont les tests de quadrillage définis par la nonne ISO 2409 (1992). 3) Brouillard salin: il s'agit d'un maintien pendant plus de 1000 h dans une chambre de brouillard salin neutre, test conforme aux normes ASTM B117, ASTM G85 Al et ISO/DP 9227 avec les paramètres suivants: Température du brouillard: 35 C Concentration en NaCl de la solution: 50g/1 Ph de la solution: 7 Inclinaison des échantillons par rapport à la verticale: 15 degrés Débit du brouillard: 1,5 cm3/h collecté avec un entonnoir de diamètre 10 cm. Les mêmes essais ont été réalisés mais en utilisant, dans ce cas, le vernis mat BASF CI49-0004. Résultats: 1) Mesures optiques: Vernis brillant: Rt = 85, Rd = 9, Rs6OL = 76, Rs60T = 75 Vernis mat: Rt = 83, Rd = 69, Rs6OL = 35, Rs6OT = 35 Après l'opération de vernis brillant, la surface présente toutes les caractéristiques du poli miroir, à savoir des valeurs élevées de la réflectivité totale et spéculaire, 15 associées à une faible valeur de la réflectivité diffuse. Le vernis mat offre une alternative intéressante correspondant à un aspect satiné mais avec une valeur élevée de la réflectivité totale. 2) Adhésion du vernis: L'adhérence du revêtement au substrat correspond dans les deux cas à la classe 0 20 de la norme ISO 2409 (1992) : bords des incisions parfaitement lisses, aucun des carrés du quadrillage détaché. 3) Brouillard salin: Les échantillons ont été récupérés intacts après plus de 1000 heures. En conclusion, les essais se sont révélés tout à fait positifs, ainsi que les divers transferts par sublimation effectués à 215 C pendant 30 à 40 secondes: de nombreuses images, différant tant par la nature que la densité des motifs et des couleurs, ont été reproduites avec une netteté et une définition tout à fait remarquables. 8 Revendications 1. Procédé de fabrication en continu d'une bande en alliage d'aluminium à surface 5 optimisée pour le transfert d'un décor sublimable à partir d'un support provisoire, comportant: a. La préparation d'une bande en alliage d'aluminium à haute réflectivité de qualité brillant ou grand brillant obtenue par polissage mécanique ou électrochimique 1 o b. La création d'une couche à surface non poreuse, soit par anodisation classique, pour former une couche d'oxyde d'épaisseur inférieure ou égale à 1 m, suivie d'une opération de colmatage, soit, avantageusement, après polissage chimique ou électrolytique, par micropolissage électrolytique, pour former une couche compacte du type barrière d'une épaisseur comprise de préférence entre 140 et 200 mn. c. L'enduction de la bande anodisée d'un vernis transparent à base d'un mélange de polyester et de polyuréthane. 2. Procédé selon la revendication 1, avec formation d'une couche barrière, caractérisé en ce que l'étape de micropolissage électrolytique est précédée d'un décapage sélectif, en milieu phospho-chromique, de la couche d'oxyde précédemment formée lors du polissage chimique ou électrolytique. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les étapes de décapage 25 sélectif et micropolissage électrolytique sont répétées. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le vernis est brillant du type BASF C 149-0005 3o 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le vernis est mat du type BASF C 149-0004 6. Bande en alliage d'aluminium revêtu fabriquée selon le procédé décrit par l'une des revendications 1 à 5. 7. Procédé de fabrication d'une bande ou tôle décorée comportant: a. La préparation de la bande selon l'une des revendications 1 à 5 b. Eventuellement le découpage en tôle de la bande ainsi préparée c. Le transfert à sec d'un décor sublimable à partir d'un support provisoire. 15 20 25