Brevet FR2919222A1 — publié le 20090130

Feuille pour support d'impression sérigraphique et numérique La présente invention concerne le domaine des feuilles ou plaques en matériau plastique destinées à recevoir une impression notamment par sérigraphie ou bien numérique. L'invention concerne plus particulièrement les impressions à jet d'encre d'une image numérisée stockée sur un ordinateur, afin de réaliser des panneaux de signalisation ou de communication de grande dimension. Pour ce type d'application, on recherche un matériau d'une part et une structure de plaque d'autre part qui conduisent à la formation d'un support apte à l'impression. Les propriétés visées sont notamment un état de surface suffisamment lisse pour permettre une impression de qualité par les moyens d'impression conventionnels ainsi qu'une opacité maximale pour assurer le contraste requis. On souhaite par ailleurs que les plaques soient légères pour des raisons économiques ainsi que de manipulation. Enfin la résistance au feu répond à un impératif de sécurité. On trouve sur le marché par exemple des plaques en PVC expansé qui ont comme avantage d'avoir un aspect lisse, une masse surfacique relativement faible, une très bonne opacité ainsi qu'une résistance au feu satisfaisante. Cependant ce matériau est onéreux et les plaques obtenues sont sensibles aux rayures. On connaît également des plaques alvéolaires en polypropylène à double paroi obtenues par extrusion à travers une filière spécifique suivie d'un calibrage. Deux ou une pluralité de parois planes, parallèles, sont reliées par des entretoises longitudinales, ménageant des alvéoles dans le sens de la longueur avec les parois. Ces plaques ont pour avantage de présenter une rigidité élevée dans le sens des entretoises, une masse surfacique faible ainsi qu'un coût nettement inférieur à celui du PVC. L'inconvénient principal de ce produit est lié aux retassures à la jonction des entretoises et des parois de surface. De ce fait la planéité de ces dernières n'est pas parfaite, et la surface présente une certaine rugosité pouvant constituer un handicap pour l'impression. Le déposant s'est donc fixé comme objectif de réaliser une plaque offrant les avantages des plaques de l'art antérieur mais sans les inconvénients. On connaît des feuilles ou plaques, rigides, à structure en nid d'abeilles, utilisées dans le domaine de l'emballage pour former des enveloppes rigides de type blister. De telles feuilles sont obtenues par assemblage de trois couches : une couche centrale constituée d'une feuille gaufrée avec des bossages de forme cylindrique sur une face et deux couches, une de chaque côté de la couche centrale. La conformation particulière de la couche centrale confère à la feuille ses propriétés mécaniques, telles que rigidité résistance à la charge, ainsi que ses caractéristiques fonctionnelles. -2 Le brevet EP 1638770 décrit un procédé de fabrication de ce type de feuille. Conformément à l'invention le procédé de fabrication d'une plaque à structure en nid d'abeille pour une utilisation comme support d'impression, selon lequel on extrude séparément trois films, on thermoforme un film formant la couche centrale avec des bossages à section cylindrique sur une face, et on applique et on lie les deux autres films formant des couches planes sur chacune des faces de la couche centrale, est caractérisé par le fait que le matériau constituant chacune des trois couches est réalisé à partir d'un mélange comprenant en poids 30 à 80% de polypropylène copolymère, o à 50% de polypropylène homopolymère, 0 à 10% de polyéthylène basse densité linéaire, 5 à 30% de mélange maître comprenant 40-70% de talc et 0-20% de carbonate de calcium, 1 à 10% de mélange maître colorant blanc contenant 50 à 80% de dioxyde de titane, Les feuilles ainsi obtenues ont des propriétés proches de celles du PVC expansé pour une masse surfacique inférieure. Pour une même surface imprimée, le gain en poids est de 30 à 50%. L'aspect de surface est homogène légèrement grainée suite à l'extrusion ce qui permet une accroche optimale de l'encre. La rugosité est nettement inférieure à celle des plaques alvéolaires double paroi en polypropylène. L'effet lignes lié aux entretoises est supprimé. De préférence, le mélange comprend de 40 à 60% de polypropylène copolymère et/ou de 10 à 30% de polypropylène homopolymère. Le polypropylène a un indice de fluidité à 230 C -2,16kg compris entre 1 et 12g/10min. De préférence encore le mélange comprend de 2 à 5% de polyéthylène basse densité linéaire et/ou a un indice de fluidité à 190 C-2,16kg compris entre 0,5 et 5g/10min. On améliore la rigidité de la feuille en incorporant de 10 à 20% de mélange maître comprenant 50 à 60% de talc et 5-10% de carbonate de calcium. Avantageusement, le mélange comprend jusqu'à 2% de mélange maître opacifiant, en particulier de 5-20% de poudre d'aluminium, et plus particulièrement jusqu'à 0,5% de mélange maître opacifiant contenantl015% de poudre d'aluminium. Avantageusement encore le mélange comprend jusqu'à 5% de mélange maître anti-UV, notamment de 10-30% d'amine à encombrement stérique (HALS), notamment de 0 à 2% de mélange maître anti-UV.45 Selon un mode de réalisation au moins l'un des films est coextrudé avec un liant, les films étant mis en contact et liés entre eux par le liant. Le poids de la plaque est compris entre 150g/m2 et 4000g/m2 mais de préférence le 5 poids de la plaque est compris entre 400 et 3000g/m2. La plaque a une épaisseur comprise entre 1 et 20 mm et de préférence une épaisseur comprise entre 2 et 14 mm. 10 Le diamètre des bossages sur la couche centrale est choisi entre 3 et 18 mm, de préférence entre 4 et 12 mm. On utilise la plaque obtenue comme support d'impression. 15 D'autres avantages et caractéristiques sont présentés avec la description plus en détail qui suit du procédé selon l'invention se référant aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente un exemple de feuille à structure en nid d'abeille. 20 La figure 2 montre le schéma d'une installation de fabrication de feuille à structure en nid d'abeille. Une structure de feuille ou plaque en nid d'abeille susceptible de convenir pour une utilisation comme support d'impression est montrée sur la figure 1. La feuille 1 est 25 composée de trois couches 2, 4 et 6 respectivement. Une couche centrale 4 prise en sandwich entre deux couches, 2 et 6, de couverture, une couche 6, ici sur la figure, inférieure et une couche 2 supérieure. Ces dernière sont planes et liées par une face à la couche centrale 4. La couche 4 est gaufrée et présente des bossages 41 répartis selon un motif répétitif, de préférence régulier. Les couches 2, 4, 6 sont ici 30 sensiblement de même épaisseur. Toutefois, en fonction des applications qui peuvent varier, on pourrait adopter des épaisseurs de couches différentes. Dans le mode de réalisation représenté les bossages sont cylindriques droits, à section, parallèle à la couche, circulaire, ovale ou autre. Les bossages cylindriques 35 sont répartis de façon hexagonale sur la couche centrale 4, leur nombre variant en fonction de leur diamètre. Par exemple, la densité de bossages cylindriques par m2 varie entre 30 000 et 40 000 pour des bossages cylindriques de 4 mm de diamètre et entre 10 000 et 20 000 pour des bossages cylindriques de 8 mm de diamètre. La hauteur des bossages cylindriques est variable et dépend du diamètre des bossages, 40 la hauteur étant de 2,6 mm pour un diamètre de 4 mm et de 4,5 mm pour un diamètre de 8 mm. Selon d'autres modes de réalisation non représentés, les bossages sont tronconiques ou en forme de dôme. De préférence la couche centrale 4 présente des bossages 4B s'étendant sur un seul 45 côté de la surface de la couche. L'invention concerne aussi une couche centrale gaufrée différemment, selon un motif symétrique par exemple par rapport au plan de la couche. La couche inférieure 6 est constituée d'une couche 60 liée à la couche centrale par un liant approprié 61. Ce liant peut être un matériau à activation thermique. La couche supérieure 2 est constituée d'une couche 20 liée à la couche centrale par le sommet des bossages 4B de cette dernière par un liant approprié 21. Comme pour la couche inférieure ce liant peut être un matériau à activation thermique. Sur cet exemple la couche 4 est simple mais elle peut aussi comprendre une couche 40 revêtue de couches 41 et 42 de liant. Ces dernières participant à la liaison avec les couches supérieure et inférieure. Un moyen non limitatif pour fabriquer ce produit est illustré sur la figure 2. 15 L'installation 10 comprend trois têtes d'extrusion lla llb et llc de matière thermoplastique qui délivrent trois feuilles 2, 4 et 6. Immédiatement en aval des têtes d'extrusion 1 la et 11c, la feuille est calandrée entre des cylindres de calandrage, 12a et 12e respectivement de façon à calibrer son épaisseur et à assurer 20 un état des surfaces extérieures tel que souhaité. Les feuilles 2 et 6 sont constituées de deux couches coextrudées 20 et 21, 60 et 61 respectivement. Les couches 21 et 61 sont des liants à activation thermique. La feuille centrale 4, éventuellement à trois couches coextrudées : une couche de liant 41 et 42 sur les deux faces de la couche 40, est engagée entre les cylindres d'un groupe de gaufrage. La gravure des 25 cylindres permet d'obtenir le motif du type représenté sur la figure 1. En aval des trois groupes 12a 12b et 12c les feuilles sont à une température inférieure à la température de ramollissement de la composition. 30 Les trois feuilles sont ensuite superposées les unes aux autres et soudées ensemble au moyen d'un groupe de soudage 13 qui élève la température des liants au-delà de leur température de ramollissement tout en exerçant une pression de liaison. L'emploi d'un liant permet d'éviter d'avoir à ramollir les couches 20, 40 et 60. La feuille 1 ainsi formée est calandrée à travers le groupe de calibrage 14. 35 Une telle structure est en soi connue. Conformément à l'invention on emploie un matériau qui permet en combinaison avec cette structure de réaliser un support d'impression particulièrement avantageux aussi bien en termes de qualité d'impression ou de légèreté que de coût. On a mis au point la composition suivante du mélange qui est extrudé dans chacune des têtes d'extrusion. Les quantités sont en pourcent du poids de la composition extrudée. 40 Polypropylène copolymère : 30 à 80%, de préférence 40 à 60%, ayant un indice de fluidité à 230 C ù 2,16 kg compris entre 1 et 12 g/10 min de préférence compris entre 3 et 8 g/min. Polypropylène homopolymère : 0 à 50%, de préférence 10 à 30%, ayant le même indice de fluidité à 230 C ù 2,16 kg compris entre 1 et 12 g/10 min de préférence compris entre 3 et 8 g/min. Polyéthylène basse densité linéaire : 0 à 10%, de préférence 2 à 5%, ayant un indice de fluidité à 190 C ù 2, compris entre 0,5 et 5 g/10min. Mélange maître rigidifiant: 5 à 30%, de préférence 10 à 20%, comprenant 40 à 70% de talc et 0 à 20% de carbonate de calcium, de préférence 50 à 60% de talc et 5 à 10% de carbonate de calcium. Mélange maître ignifugeant : 1 à 20%, de préférence 2 à 15%, contenant de 40 à 90% de substances actives, de préférence 60 à 80%. Mélange maître colorant blanc, 1 à 10% de préférence 2 à 5%, contenant de 50 à 80% de dioxyde de titane, de préférence de 60 à 75% de dioxyde de titane. Mélange maître opacifiant, 0 à 2%, de préférence de 0 à 0,5%, contenant de 5 à 20% de poudre d'aluminium, de préférence de 10 à 15% de poudre d'aluminium. Mélange maître anti-UV, 0 à 5%, de préférence 0 à 2%, contenant par exemple de 10 à 30% d'amine à encombrement stérique (HALS : Hindered Amine Light Stabilizers). On rappelle qu'un mélange maître est une composition réalisée à partir des composants principaux de la composition à réaliser incorporant les additifs en quantité suffisante pour obtenir un mélange homogène. Les plaques réalisées avec cette composition présentent une combinaison de propriétés : rigidité, résistance à la rayure, résistance à l'impact, rugosité de surface, remarquable par rapport aux plaques de l'art antérieur. On a fabriqué selon le procédé rapporté ci-dessus des échantillons de plaques. Exemple 1. Plaque ayant une masse de 1000g/m2 ; 35 Diamètre des bulles ou bossages, 4 mm. (38000 de bulles par m2 ) Epaisseur de chaque couche, 300-3501am. Composition. 48,7% PP copolymère bloc (indice de fluidité =3,5 g/10 min.) 40 30% PP homopolymère (indice de fluidité = 5 g/10 min.) 2% polyéthylène basse densité linéaire (indice de fluidité = 1 g/10 min.) 10% Mélange maître à 50% talc et 5% carbonate de calcium. 6% Mélange maître ignifugeant à 70% de substance active. 3% Mélange maître blanc à 75% de dioxyde de titane. 45 0,3% Mélange maître opacifiant à 12% de poudre d'aluminium.30 Exemple 2. Plaque ayant une masse de 2000 g/m2 ; Diamètre des bulles, 8 mm. Épaisseur de chaque couche, 600-7001.im. Composition. 48,7% PP copolymère bloc (indice de fluidité =3,5 g/10 min.) 30% PP homopolymère (indice de fluidité = 5 g/10 min.) 2% polyéthylène basse densité linéaire (indice de fluidité = 1 g/10 min.) 10% Mélange maître à 50% talc et 5% carbonate de calcium. 6% Mélange maître ignifugeant à 70% de substance active. 3% Mélange maître blanc à 75% de dioxyde de titane. 0,3% Mélange maître opacifiant à 12% de poudre d'aluminium. 15 Exemple 3. Plaque ayant une masse de 1750g/m2 ; Diamètre des bulles ou bossages, 8 mm. (16000 bulles par m2 ) Épaisseur de chaque couche, 600-700 m. 20 Composition. 82% PP copolymère bloc (indice de fluidité = 7 g/10 min.) 3% polyéthylène basse densité linéaire (indice de fluidité = 1 g/10 min.) 10% Mélange maître à .50% talc et 5% carbonate de calcium. 25 3% Mélange maître blanc à 60% de dioxyde de titane. 2% Mélange maître anti UV à 20% de HALS. Exemple 4. Plaque ayant une masse de 1000g/m2 ; 30 Diamètre des bulles ou bossages, 4 mm. (38000 de bulles par m2 ) Épaisseur de chaque couche, 300-3501um. Composition. 78% PP copolymère bloc (indice de fluidité = 7 g/10 min.) 35 2% polyéthylène basse densité linéaire (indice de fluidité = 1 g/10 min.) 10% Mélange maître à 50% talc et 5% carbonate de calcium. 6% Mélange maître ignifugeant à 70% de substance active. 3% Mélange maître blanc à 75% de dioxyde de titane. 40 On a testé les plaques ainsi fabriquées par rapport aux plaques de l'art antérieur. Propriétés en flexion en 3 points mesurée selon la norme ISO 178. Exemple 1 Exemple2 PVC expansé 1 PVC expansé2 Épaisseur (mm) 3,0 5,8 3,0 5,0 -6 5 Masse (g/m2) 1000 2000 2000 2800 Rigidité 4,4 19,6 5,6 21,4 (N/mm) Résistance à la 36 170 82 205 rupture (N) Résistance à la rayure mesurée selon la méthode Erichsen (ISO 4586). Exemple 1 PVC expansé 1 Épaisseur (mm) 3,0 3,0 Masse (g/m2) 1000 2000 Résistance à la 1,0 0,7 rayure (N) Résistance à l'impact à froid : test interne à -20 C. Exemple 4 Exemple PVC expansé 1 3 Épaisseur (mm) 3,0 5, 3,0 Masse (g/m2) 1000 1750 2000 Résistance à 1300 1500 500 l'impact hauteur de casse (mm) Mesure de rugosité de surface : méthode Bendtsen selon la norme ISO 8791. Exemple PP alvéolaire 4 avec entretoises Épaisseur (mm) 3,0 3,5 Masse (g/m2) 1000 600 Rugosité 400 1000 Bendtsen (ml/min) 10 Revendications 1. Procédé de fabrication d'une feuille (1) à structure en nid d'abeille, selon lequel on extrude séparément trois films (2, 4, 6), on thermoforme un film formant la couche centrale (4) avec des bossages (4B) sur au moins une face, et on applique et on lie les deux autres films (2) formant des couches planes sur chacune des faces de la couche centrale, caractérisé par le fait que le matériau constituant chacune des trois couches est réalisé à partir d'un mélange comprenant en poids : 30 à 80% de polypropylène copolymère, o à 50% de polypropylène homopolymère, o à 10% de polyéthylène basse densité linéaire, 5 à 30% de mélange maître rigidifiant comprenant 40-70% de talc et 15 0-20% de carbonate de calcium, 1 à 10% de mélange maître colorant blanc contenant 50 à 80% de dioxyde de titane, 2. Procédé selon la revendication 1 dont le mélange comprend de 40 à 60% de polypropylène copolymère. 20 3. Procédé selon l'une des revendications précédente dont le mélange comprend de 10 à 30% de polypropylène homopolymère. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont le polypropylène a un indice de fluidité à 230 C -2,16kg compris entre 1 et 12g/l0min. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont le mélange 25 comprend de 2 à 5% de polyéthylène basse densité linéaire ; 6. Procédé selon la revendication précédente dont le polyéthylène a un indice de fluidité à 190 C-2,16kg compris entre 0,5 et 5g/l0min. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont le mélange comprend de 10 à 20% de mélange maître comprenant 50 à 60% de talc et 5-30 10% de carbonate de calcium. 8. Procédé selon la revendication précédente dont le mélange comprend jusqu'à 2% de mélange maître opacifiant. 9. Procédé selon la revendication précédente dont le mélange maître opacifiant contient de 5-20% de poudre d'aluminium. 35 10. Procédé selon la revendication 2 dont le mélange comprend jusqu'à 0,5% de mélange maître opacifiant contenantl0-15% de poudre d'aluminium. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont le mélange comprend jusqu'à 5% de mélange maître anti-UV. 12. Procédé selon la revendication précédente dont le mélange maître anti-UV 40 contient de 10-30% d'amine à encombrement stérique (HALS). 13. Procédé selon la revendication précédente dont le mélange contient de 0 à 2% de mélange maître anti-UV. 14. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont au moins l'un des films est coextrudé avec un liant, les films étant mis en contact et liés entre 45 eux par le liant. 15. Procédé, selon l'une des revendications précédentes, de fabrication d'une feuille à structure en nid d'abeille de poids compris entre 150g/m2 et 4000g/m2. 16. Procédé, selon l'une des revendications précédentes, de fabrication d'une 5 feuille à structure en nid d'abeille de poids compris entre 400g/m2 et 3000g/m2. 17. Procédé, selon l'une des revendications précédentes, de fabrication d'une feuille à structure en nid d'abeille dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 20 mm. 10 18. Procédé, selon l'une des revendications précédentes, de fabrication d'une feuille à structure en nid d'abeille dont l'épaisseur est comprise entre 2 et 14 mm. 19. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont les bossages sont à section cylindrique. 15 20. Procédé selon l'une des revendications précédentes dont le diamètre des bossages sur la couche centrale est choisi entre 3 et 18 mm, de préférence entre 4 et 12 mm. 21. Utilisation d'une plaque obtenue selon le procédé de l'une des revendications précédentes comme support d'impression. 20