Brevet FR2881986A1 — publié le 20060818

PROCEDE D'IMPRESSION DE PRODUITS EN MATIERE PLASTIQUIE PAR TRANSFERT SUBLIMATION La présente invention concerne le domaine de l'impression de produits en matière plastique à partir d'un support de transfert imprimé avec des colorants 5 sublimables. De nombreux procédés ont été mis au point pour permettre le transfert de textes et/ou motifs à la surface des pièces en matière plastique. Certains de ces procédés utilisent la technique de la sérigraphie alors que d'autres utilisent le transfert en opération postérieure sur matière déjà refroidie. Dans d'autres procédés, l'impression sur la pièce en matière plastique s'effectue avantageusement lors de l'extrusion de celle-ci, lorsque la matière est encore dans un état de fusion, par application d'un film imprimé. Le document FR 2 222 226 décrit un procédé pour le transfert de textes et/ou de motifs sur une bande de matériau plastique. En référence à la figure 1, une bande plastique (2) est fabriquée par extrusion à partir d'une filière (1) et passe entre deux rouleaux (4) et (8) en même temps, d'un côté, qu'une pellicule plastique (7) portant un motif appliqué de façon détachable et de l'autre côté, qu'une couche support (3) . Le transfert du motif de la pellicule décorative (7) sur la bande extrudée (2) s'effectue par pressage entre les deux cylindres. L'inconvénient de ce procédé réside dans le fait que les textes et/ou motifs transférés restent à la surface de la matière et constituent une pellicule souvent hétérogène plus ou moins adhérente, susceptible d'être facilement rayée ou éliminée par frottement. Cette pellicule constitue aussi selon sa nature une source d'impureté par rapport au processus de recyclage. Un autre procédé utilise la fusion, lors de l'extrusion, d'un film transparent pré imprimé avec une plaque plastique, la nature dudit film étant proche de celle de l'objet à imprimer. L'impression est prise en sandwich entre le film et la plaque, assurant une très bonne adhérence. Cependant, ces films transparents se rayent aussi très facilement. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients présenté, par les procédés d'impression par transfert lors de l'extrusion connus et de proposer un 2881986 2 nouveau procédé d'impression par transfert sublimation, basé sur la pigmentation de la matière elle-même et non sur l'application d'une couche supplémentaire, permettant d'améliorer la tenue à la rayure et à l'abrasion des impressions sur des pièces thermoformables. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'impression d'un produit en matière plastique fabriqué par extrusion, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - mettre en contact la surface à imprimer du produit encore chaud, avec un support de transfert imprimé avec des colorants sublimables, dans des conditions de température et de temps permettant la diffusion des colorants sublimables dans la couche superficielle dudit produit plastique; - après solidification du produit, éliminer ledit support ayant servi au transfert, de sorte à obtenir un produit imprimé. De manière caractéristique, le procédé de l'invention utilise la chaleur de l'extrusion pour sublimer les colorants se trouvant sur le support de transfert, colorants qui peuvent ainsi pénétrer facilement dans la matière plastique chaude, ce qui conduit à l'obtention d'un produit plastique décoré dans sa couche superficielle et non pas seulement par un dépôt en surface. La résistance au frottement et à l'abrasion se trouve ainsi grandement améliorée. Par couche superficielle on entend l'épaisseur de I,a matière plastique dans laquelle les colorants sublimables ont pénétré lors du procédé d'impression selon l'invention. Dans un mode de réalisation, sitôt la sortie de la filière d'extrusion, le produit extrudé est calandré et la surface à imprimer du produit encore chaud est mise en contact avec le support de transfert dès l'entrée dans la calandre. Dans un autre rnode de réalisation, sitôt la sortie de la filière d'extrusion, le produit extrudé est calandré et la surface à imprimer du produit encore chaud est mise en contact avec le support de transfert sitôt la sortie des deux premiers cylindres de la calandre. Avantageusement, le support de transfert est préchauffé, dans un mode de 30 réalisation, au moyen d'un cylindre de préchauffe, ce qui permet notamment 2881986 3 d'assurer une régularité dans la transmission de la chaleur ainsi que de l'humidité du support imprimé. Les colorants sublimables utilisés pour imprimer le support de transfert sont sélectionnés parmi ceux dont la température de sublimation est comprise entre 130 et 210 C et reste donc inférieure à la température d'extrusion des matières plastiques mises en oeuvre dans le procédé de l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée en référence à la figure unique qui représente de manière schématique et à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. L'installation 1 représentée sur cette figure comprend essentiellement: un dispositif d''extrusion du produit; - un dispositif d'alimentation 4 d'un support de transfert 5 imprimé avec des colorants sublimables; - des moyens de mise en contact de la surface à imprimer du produit encore 15 chaud avec le support de transfert 5; - des moyens d'élimination du support de transfert 5, après refroidissement et solidification du produit. Le dispositif d'extrusion comporte une sortie de filière d'extrusion 2 par laquelle est extrudée une matière plastique 3 chauffée à sa température de fusion. Le dispositif d'alimentation 4 peut consister en un rouleau de stockaçe sur lequel est enroulé le support de transfert 5 imprimé avec des colorants de type sublimable; le rouleau 4 est relié à un dispositif de régulation de la tension du support 5 (non représenté), permettant à celui-ci de garder une bonne présentation pendant l'impression. Le support de transfert 5 est appliqué au moyen d'un cylindre 6 ou 6 bis présentant une température d'environ 100 C; le diamètre du cylindre 6 ou 6 tis est compris de préférence entre 15 et 35 cm et celui-ci est muni de moyens de régulation du préchauffage. Dans une variante de réalisation, le support de transfert 5 est appliqué sur la surface à imprimer au moyen du cylindre 6, sitôt la sortie de la filière d'extrusion de la matière plastique 3. Dans une autre variante de réalisation, le support de transfert 5 est appliqué sur la surface à imprimer au moyen du cylindre 6 bis, après le premier passage de la matière plastique 3 dans la calandre. La pression du cylindre 6 bis varie selon la matière; sa valeur est réglée de façon à ne pas modifier l'épaisseur de la plaque de matière plastique et à ne pas créer de bourrelet; sa température doit rester inférieure à la température de collage. Les moyens de mise en contact de la surface à imprimer du produit encore chaud avec le support de transfert 5 comprennent un système de calandrage comprenant notamment les cylindres 6 ou 6 bis, 7 et 8 entre lesquels la matière plastique 3 chaude (à température comprise entre 170 et 210 C) et le support de transfert 5 amené à une température comprise entre 80 et 100 C sont pressés l'un contre l'autre pour former un ensemble 9. La température du cylindre 7 est maintenue entre 80 et 140 C selon les produits, celle du cylindre 8 à environ 100 C. Le mode opératoire de l'installation 1 est le suivant: le support de transfert 5 imprimé avec des colorants de type sublimable passe sur le cylindre 6 ou 6 bis. L'impression du support de transfert 5 a été réalisée au préalable par une des méthodes connues permettant l'impression avec des encres préparées à base de colorants susceptibles de sublimer à la température du traitement, en particulier par impression du type offset, héliographie, sérigraphie, flexographie, jet d'encre. Les colorants sublimables utilisés pour imprimer le support 5 sont sélectionnés Darmi ceux dont la température de sublimation est inférieure à la température d'extrusion des matières plastiques 3 mises en oeuvre dans le procédé de l'invention. Dans une variante de réalisation, le support de transfert 5 est préchauffé à une température inférieure à la température de sublimation des colorants, lors de son passage sur le rouleau 6 ou 6 bis. Un dispositif de régulation de la température (non représenté) peut être joint au rouleau 6 ou 6 bis afin d'éviter les écarts de température en lisière, ce qui entraînerait une différence du taux de sublimation et donc de teinte entre le centre et la lisière de la plaque de matière plastique 3. Dans une autre variante de réalisation, le support 5 est préchauffé à une température inférieure à la température de sublimation des colorants avant de passer sur le rouleau 6 ou 6 bis au moyen d'un dispositif 15. Le support 5 est ensuite appliqué sur la matière plastique 3 chaude en sortie de filière d'extrusion sous la pression du cylindre 7 à une vitesse comprise de 2881986 5 préférence entre 0,5 et 1 m/min, pour former l'ensemble produit support 9. Au cours de cette étape, d'une durée comprise de préférence entre 1 et 4 min, les colorants sublimés contenus sur le support de transfert 5 pénètrent dans la matière plastique 3 placée contre le support 5 et se fixent à l'intérieur de la matière plastique 3 en reproduisant le motif, décor ou texte préalablement imprimé sur le support de transfert 5. Le support 5 est maintenu sur la matière 3 jusqu'à sa sortie de calandre; après la solidification clu produit 14, le support 5 ayant servi au transfert est enlevé soit manuellement, soit par séparation du support 5 de la surface imprimée 14 et récupération du support 5 notamment par enroulement sur un cylindre 10, ou, dans les cas difficiles, par voie humide; dans ce dernier cas, l'élimination du support 5 ayant servi au transfert se fait selon les étapes suivantes: - imprégnation de l'ensemble 9, par exemple par aspersion, d'une composition de lavage notamment aqueuse, brossage-lavage ou par lavage haute pression, exprimage, et séchage du produit imprimé 14. A cet effet, l'installation 1 comprend des moyens d'élimination par voie humide comprenant des moyens d'imprégnation et de brossage-lavage 11, d'exprimage 12 et 20 de séchage 13. Avantageusement, le procédé selon l'invention permet d'obtenir un matériau 14 imprimé dans sa couche superficielle par les motifs présents sur le support de transfert 3, à la différence des autres procédés d'impression connus qui aboutissent à l'obtention de produits imprimés seulement sur la surface au moyen d'un film plus ou moins collé ou fusionné à la matière plastique. Ceci permet d'augmenter considérablement la tenue à la rayure et à l'abrasion des impressions sur des pièces thermo formables. Cette pénétration des colorants permet d'avoir une matière plus homogène lors du thermoformage, ce qui évite tout problème de rupture à l'étirement L'utilisation de colorants sublimables permet d'obtenir une coloration qui pénètre mieux et présente une excellente accroche dans la matière, ce qui conduit à 2881986 6 une meilleure résistance aux diverses dégradations de la surface telles qu'abrasion et rayures. Le procédé de l'invention permet avantageusement d'appliquer la technique du transfert des encres sublimables sur des produits plastiques de forte épaisseur, la 5 matière encore molle pouvant passer dans les cylindres 7 et 8. De manière préférée, le support de transfert 5 est constitué de produits papier pour transfert par sublimation. Il est possible d'utiliser d'autres supports de transfert 5, par exemple du film polyester. L'invention se rapporte également à un produit imprimé sous forme de plaque, feuille ou bobine obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans lequel la matière plastique (3) mise en oeuvre est sélectionnée dans le groupe des plastiques thermoformables, comprenant notamment le polystyrène, le polystyrène-polyéthylène, l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS). Le procédé d'impression selon l'invention présente de nombreux avantages: il permet d'obtenir des produits plastiques décorés en épaisseur qui présentent une tenue améliorée à la rayure et à l'abrasion; - il procure une économie d'énergie, d'une part du fait d'utiliser la chaleur de l'extrusion pour réaliser la sublimation des produits colorants présents sur le support de transfert 5, et d'autre part du fait de la réduction du nombre d'opérations par rapport à d'autres procédés d'impression connus; il peut utiliser comme support de transfert 5 des produits papier pour transfert par sublimation, destinés au domaine textile; ce procédé permet par conséquence d'adapter à la filière plasturgie les développements importants en matière de création et la gamme large de produits de transfert créés dans la filière textile; il est applicable à l'impression de produits plastiques de forte épaisseur; -les produits imprimés obtenus présentent une bonne solidité à la température et une excellente déformabilité lors du thermoformage; les produits obtenus présentent une matière homogénéisée permettant leur recyclage. 2881986 7 REVENDICATIONS 1. Procédé d'impression d'un produit en matière plastique fabriqué par extrusion, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - mettre en contact la surface à imprimer du produit encore chaud (3), avec un support de transfert (5) imprimé avec des colorants sublimables, dans des conditions de température et de temps permettant la diffusion des colorants sublimables dans la couche superficielle du produit plastique (3); - après solidification du produit, éliminer le support (5) ayant servi au transfert, de sorte à obtenir un produit imprimé (14). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, sitôt la sortie de la filière d'extrusion (2), le produit extrudé est calandré et la surface à imprimer du produit encore chaud (3) est mise en contact avec le support de transfert (5) dès l'entrée dans la calandre. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, sitôt la sortie de la filière d'extrusion (2), le produit extrudé est calandré et la surface à imprimer du produit encore chaud (3) est mise en contact avec le support de transfert (5) sitôt la sortie des deux premiers cylindres de la calandre. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'élimination du support (5) se fait par voie humide selon les étapes suivantes: imprégnation de l'ensemble (9) constitué de la matière plastique chaude (3) et du support de transfert (5) par une composition de lavage notamment aqueuse; brossage-lavage ou par lavage haute pression; exprimage et séchage du matériau plastique imprimé (14). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'élimination du support (5) se fait manuellement. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'élimination du support (5) se fait par séparation dudit support de la surface imprimée et récupération du support (5) notamment par enroulement sur un cylindre (10). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel le support de transfert (5) est préchauffé à une température inférieure à la température de sublimation des colorants, avant sa mise en contact avec le produit extrudé (3), éventuellement avant son passage dans la calandre. 2881986 8 8. Produit imprimé sous forme de plaque, feuille ou bobine obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la matière plastique (3) mise en oeuvre est sélectionnée dans le groupe des plastiques thermoformables, comprenant notamment le polystyrène, le polystyrène- polyéthylène, l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS). 9. Installation d'impression d'un produit en matière plastique extrudé, selon le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisée en ce qu'elle comprend: - un dispositif d'extrusion du produit; - un dispositif d'alimentation (4) d'un support de transfert (5) imprimé avec des colorants sublimables; - des moyens de mise en contact de la surface à imprimer du produit encore chaud avec le support de transfert (5) ; - des moyens d'élimination du support de transfert (5), après refroidissement 15 et solidification du produit. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de mise en contact de la surface à imprimer du produit encore chaud avec le support de transfert (5) comprennent un système de calandrage, comprenant notamment les cylindres 6, 6 bis, 7 et 8. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 et 10 caractérisée en ce que les moyens d'élimination du support de transfert (5) comprennent soit un cylindre (10), soit des moyens d'élimination par voie humide comprenant des moyens d'imprégnation et de brossage-lavage (11), d'exprimage (12) et de séchage (13). 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de régulation de la tension du support de transfert (5). 13. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de régulation de la température du cylindre (6) ou (6 bis). 14. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 caractérisée en ce 30 qu'elle comprend un dispositif (15) destiné à préchauffer le support de transfert (5) avant d'être appliqué sur le cylindre (6) ou (6 bis).