Brevet FR2989688A1 — publié le 20131025

Composition de vernis transférable par jet d'encre adapté pour encre sublimable ou de transfert thermique. La présente invention se rapporte au domaine des couches de protection pour substrats imprimés par jet d'encre et plus particulièrement au 5 domaine des vernis déposés par jet d'encre qui ne nécessite pas un chauffage important lors de son dépôt. Au cours d'une impression, une encre est déposée sur la surface d'un substrat, ce substrat pouvant être, par exemple, plastique. Il est alors courant de recouvrir la surface imprimée de ce substrat par une couche de 10 protection. Cette couche de protection complète la fixation de l'image imprimée sur le substrat tout en garantissant la résistance de l'impression contre certaines agressions extérieures comme par exemple des projections, voire la lumière, la chaleur ou l'humidité. Le dépôt de cette couche de protection sur le substrat imprimé est généralement effectué par offset ou jet 15 d'encre, pour constituer une couche de protection ou de finition. Le vernis permet d'effectuer une impression supplémentaire par la technologie sublimation ou transfert thermique d'encre en incorporant des pigments dans le vernis. Le vernis permet également d'effectuer une lamination entre 5 et 15 newtons. 20 La demande de brevet US 2005/02499895 propose un exemple d'encre de couverture déposée par jet d'encre dont la composition comprend notamment des oligomères et des monomères durcissables par radiation et au moins un photo-initiateur pour déclencher la polymérisation et donc la rigidification de la couche de couverture déposée. Ce document propose une 25 sélection diversifiée parmi de nombreux composants pour réaliser une telle encre de couverture. Toutefois, le choix de ces composants et leur mélange est dicté dans des proportions d'oligomères et de monomères qui conduisent à l'obtention d'une encre de couverture dont la viscosité est comprise entre 15 mPa.s à 40°C et entre 8 mPa.s à 70°C. Une encre de couverture avec 30 une telle viscosité impose un chauffage des têtes dans des plages de 2 9896 88 2 températures assez élevée pour éviter la prise en masse du vernis. Ce chauffage peut occasionner une altération des têtes d'impressions, ces têtes d'impression étant des pièces relativement onéreuses dans les dispositifs d'impression. s La présente invention a pour objectif de palier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur en fournissant une encre de couverture adaptée pour limiter les risques d'altération des têtes d'impression et fonctionnant dans des intervalles de température qui n'imposent pas un chauffage important du vernis lors de son dépôt sur le substrat imprimé. Io Cet objectif est atteint grâce à un vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre, dont la composition du vernis comprend au moins : une oligomère durcissable, un monomère durcissable sélectionné dans un groupe intégrant des 15 monomères acryliques alkoxylés et/ou poly-alkoxylés comprenant un ou plusieurs di ou tri-acrylates, et un photo-initiateur, caractérisé en ce que l'oligomère durcissable est sensible à la chaleur et résistant à la lamination, et est soit sélectionné dans un groupe de la famille 20 des polyesters, soit est un uréthane acrylate aliphatique hexa-fonctionnel, de telle sorte que le rapport de proportion entre oligomère et monomère est compris entre 1/6 et 1/2, et en ce que le mélange des composants du vernis présente une viscosité comprise entre 5 et 40 mPa.s à 25°C et entre 5 et 20 mPa.s à 60°C, une tension de surface comprise entre 19 et 35 mN/m à 25°C. 25 Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le rapport de proportion entre oligomère et monomère est de l'ordre de 1/4. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le vernis est 30 adapté à l'impression par transfert thermique ou sublimation. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que l'oligomère durcissable est un mélange entre une oligomère sélectionné dans un groupe de la famille des polyesters et un uréthane acrylate aliphatique hexa- fonctionnel, le rapport de proportion entre oligomère et monomère étant préférentiellement 1/4. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le vernis comprend un antioxydant qui joue le rôle d'inhibiteur de radicaux libres afin Io d'éviter une prise en masse du vernis sous l'action de la chaleur dans les conditions non désirées, et un octyle-decyl-acrylate ou un trimethyl cyclohexanol acrylate pour permettre une réduction de la viscosité du vernis Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que la 15 composition du vernis comprend au moins : un réducteur de viscosité qui facilite l'adhésion du vernis au substrat, et/ou un inhibiteur de radicaux libres Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface 20 d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le mélange des composants du vernis présente une conductivité inférieure à 0,8 pS. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le photo-initiateur comprend au moins du 2-methy1-1-4-methylthiopheny1-2-4- 25 morpholinyl-propanone. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le photo-initiateur comprend au moins du 2-isopropyl-thioxanthone. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface 30 d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le vernis comprend du N-vinylcaprolactam pour assurer l'adhésion du vernis sur la surface du substrat imprimé. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que l'oligomère durcissable comprend au moins un hexa-fonctionnel polyester acrylate. Selon une variante de réalisation, le vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que l'oligomère durcissable comprend au moins un hexanediol diacrylate Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé pour Io permettre la production d'un vernis selon l'invention. Cet objectif est atteint grâce à un procédé de production d'un vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre, le procédé comprenant : une étape de mélange du réducteur de viscosité avec l'inhibiteur de 15 radicaux libres, d'un photo-initiateur à une température comprise entre 150 et 300°C, une étape de refroidissement du mélange jusqu'à une température ambiante, une étape d'ajout sous agitation d'au moins un monomère 20 durcissable selon la composition du vernis. caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d'ajout sous agitation d'au moins une oligomère durcissable selon la composition du vernis, sélectionné soit dans un groupe de la famille des polyesters soit un uréthane acrylate aliphatique hexa-fonctionnel. 25 Selon une particularité de réalisation, le procédé de production d'un vernis pour recouvrir la surface d'un substrat et déposé par jet d'encre est caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de filtration du mélange obtenu selon une granulométrie adaptée pour le passage dans une buse lors d'un dépôt par jet d'encre sur le substrat. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 représente un tableau établissant la composition de deux vernis selon l'invention. Il convient de signaler que les molécules citées dans le présent document ne sont pas limitatives de la composition du vernis de l'invention, mais sont illustratives de molécules, monomères ou polymères qui possèdent ou présentent des caractéristiques, des propriétés ou des io fonctions identiques ou similaires. La présente invention porte sur un vernis de protection destiné à recouvrir la surface d'un substrat, ledit substrat pouvant par exemple et de façon non limitative être vierge ou préalablement imprimé. Ce vernis est réalisé sans solvant, comprend dans sa composition au moins une oligomère 15 durcissable, un monomère durcissable sélectionné dans un groupe intégrant des monomères acryliques alkoxylés et/ou poly-alkoxylés comprenant un ou plusieurs di ou tri-acrylates, et un photo-initiateur de surface. L'oligomère a pour objet d'augmenter la souplesse et la flexibilité de la composition du vernis. Cette oligomère est associée dans la composition 20 du vernis avec différents monomères qui participent à d'autres propriétés du vernis. Notamment, cette oligomère permet d'obtenir un vernis déposé par exemple à l'aide d'une machine jet d'encre sur un substrat, substrat qui sera par la suite compatible avec les machines d'impression utilisant la technologie du transfert thermique ou de la sublimation d'encre. 25 Il est important que le choix de l'oligomère ou du mélange d'oligomères s'opère au sein d'un groupe dont les composants présentent une viscosité supérieure à 1 Pa.s à 23°C. Selon un mode de réalisation préférentielle, cette viscosité est supérieure à 1 Pa.s à cette température de 23°C. En effet, le mélange d'oligomères a pour objet d'augmenter la 30 réactivité de la composition du vernis et la résistance chimique et physique 2 9896 88 6 de celui-ci, comme par exemple à la rayure. Cette oligomère est associée dans la composition du vernis avec différents monomères qui participent à d'autres propriétés du vernis. Selon le type d'oligomère utilisé et le niveau de viscosité recherchée pour le vernis, le rapport entre oligomère et monomère dans la composition présente une valeur comprise entre 1/2 et 1/6 suivant l'oligomère ou le mélange d'oligomères utlisé(s). Selon le type de vernis recherché, c'est-à-dire selon le type de caractéristiques physiques souhaitées en fonction du substrat à recouvrir, le choix de l'oligomère change. Toutefois, la viscosité de l'oligomère est Io comprise entre 5 et 70 Pa.s, voire préférentiellement entre 20 et 60 Pa.s à 25°C. Par exemple et de façon non limitative, dans le cas où l'obtention d'un vernis ayant une grande réactivité, résistant aux rayures et aux solvants est nécessaire, le choix de l'oligomère sera orienté vers un polyester acrylate, communément disponible sous l'appellation EBECRYL 870. Le polyester 15 acrylate peut être remplacé par l'uréthane acrylate aliphatique hexafonctionnel, disponible sous la référence EBECRYL 5129. L'utilisation de cette oligomère sera préférée lorsque des plus grandes propriétés de résistance aux rayures et aux solvants du vernis seront recherchées. Enfin, l'utilisation de telles oligomères permettent également d'obtenir des vernis 20 résistant à la lamination, car les tensions de surfaces seront élevées, par exemple supérieures à 19 mN/m. Il peut être envisagé des mélanges d'oligomères, et notamment des mélanges rassemblant les différentes oligomères cités précédemment, de 25 sorte que la composition du mélange permette l'obtention d'un vernis avec des propriétés communes voire intermédiaires. Les monomères qui complètent la composition du vernis, en plus de présenter des capacités de durcissement, pour certains d'entre eux, sont sélectionnés par rapport à leurs propriétés. Ainsi, certains monomères, 30 permettant d'augmenter la réactivité du vernis, sont utilisés comme par 2 9896 88 7 exemple le isobornyl acrylate ou le hexanediol di-acrylate, respectivement connu sous les dénominations IBOA et HDDA. Ces monomères, notamment l'hexanediol di-acrylate, ont une grande influence sur la viscosité et la réactivité du vernis. D'autres monomères sont utilisés pour permettre une 5 réduction de la viscosité du vernis. Ces monomères sont, par exemple, l'octyle-decyl-acrylate et le 3,3,5, trimethyl cyclohexanol acrylate, respectivement connus sont les noms de EBECRYL ODA et SR 420. L'octyle-decyl-acrylate a également pour propriété de restreindre les tensions de surface dans le mélange. L'adhérence sur des surfaces sensiblement Io rigides comme des plastiques ou des PVC (polychlorures de vinyle) peut être améliorée par l'utilisation du N-vinylcaprolactame comme un des monomères qui entrent dans la composition du vernis. Afin d'obtenir un étalement optimal du vernis sur la surface du support, la composition du vernis intègre un tensio-actif qui peut, par 15 exemple, être le mélange répertorié sous le nom Tego Wett 500. Les agents tensio-actifs peuvent être utilisés tels que, par exemple et de façon non limitative, des surfactant « sans silicone ». La réaction de polymérisation lorsque le vernis est projeté sur la surface du substrat, est initiée par au moins un photo-initiateur qui peut être 20 de profondeur ou de surface. Ces photo-initiateurs sont, par exemple, l'Additol ITX, qui correspondent au 2-iso-propyl-thioxanthone et/ou l'Irgacure 907, qui correspond au 2-methy1-1-4-methylthiopheny1-2-4-morpholinylpropanone. Ces photo-initiateurs permettent le déclenchement de la réaction de polymérisation du vernis uniquement en présence d'un rayonnement UV. 25 Les pics d'absorption utilisés pour assurer la formation de radicaux libres qui initient la polymérisation du vernis présentent généralement une longueur d'onde de l'ordre de 300 à 390 nm pour l'Additol ITX et une longueur d'onde de l'ordre de 230 à 304 nm pour l'Irgacure 907. Ce rayonnement peut-être assuré, par exemple, grâce à un dispositif disposé dans le système 30 d'impression qui utilise le vernis. D'autres pourraient être utilisés tels que, par exemple et de manière non limitative, la benzo-phénone, la 2,4,6-tri-méthyl- benzoyl-di-phényl phosphine oxide, la 1-hydroxy-cyclo-héxyl-phényl-ketone, la iso-propyl-thioxanthone, la n-méthyle-diéthanolamine, ou le di-phenyl (2,4,6-tri-methyle-benzoyl)-phosphine oxide. Afin d'éviter une prise en masse du vernis sous l'action de la chaleur dans des conditions non-désirées, le vernis intègre un antioxydant qui joue le rôle d'inhibiteur de radicaux libres. Cette inhibition peut être assurée, par exemple, en intégrant dans la composition un mélange référencé sous le nom de Genorad 16 ou d'Additol S110. io Les différents composants qui permettent la réalisation du vernis de l'invention sont mélangés dans des proportions déterminées. Ainsi, on a : l'inhibiteur, Genorad 16, qui est présent dans une proportion de 0,1 à 2,0%, préférentiellement dans une proportion de 1,0% du mélange final, 15 le tensioactif, Tego Wett 500, qui est présent dans une proportion de 0,1 à 2,0%, préférentiellement dans une proportion de 1,0% du mélange final, les photo-initiateurs de profondeur et/ou de surface sont présent dans une proportion de 8 à 15%, préférentiellement dans une 20 proportion de 12%, avec respectivement de l'Additol ITX dans une proportion de 4,0 à 10,0%, préférentiellement 7,2% et de l'Irgacure 907 dans une proportion de 2,0 à 4,9%, préférentiellement 4,9% du mélange final, le monomère de fonction qui assure l'adhésion au support, c'est-à- 25 dire le N-vinylcaprolactam, est présent dans une proportion de 8 à 15%, préférentiellement dans une proportion de 10% du mélange final, le monomère de fonction qui accroit l'adhérence, c'est-à-dire l'isobornyl acrylate (IBOA), est présent dans une proportion de 15 à 30 25 %, préférentiellement dans une proportion de 20% du mélange final le monomère de fonction qui améliore la réactivité du mélange, c'est-à-dire l'hexanediol di-acrylate (HDDA), est présent dans une proportion de 15 à 30 %, préférentiellement dans une proportion de 25% du mélange final, le monomère de fonction qui permet la réduction de la tension de surface et de la viscosité, c'est-à-dire l'EBECRYL ODA, est présent dans une proportion de 12 à 18%, préférentiellement dans une proportion de 15.6% du mélange final. L'oligomère sensible à la chaleur, par exemple un polyester acrylate io ou un uréthane acrylate aliphatique hexa-fonctionnel, c'est-à-dire respectivement l'EBECRYL 870 ou l'EBECRYL 5129, est présent dans une proportion de 10 à 25 %, préférentiellement dans une proportion de 15 % du mélange final. Ces proportions restent les mêmes si un mélange de ces deux oligomères est réalisé. 15 Selon le type de vernis qu'on souhaite réaliser, des éléments additionnels peuvent être ajoutés aux composants. Ainsi, pour la conception de vernis mât ou satin, des agents mâtant peuvent être apportés au mélange. Pour l'obtention d'un vernis pailleté, on ajoutera des paillettes ; pour la conception de vernis colorés, on rajoutera des pigments ou des 20 colorants de couleurs souhaitées, ces pigments pouvant également être fluorescents voire sensible à la lumière noire pour l'obtention de vernis particulier. Le vernis peut intégrer dans sa composition au moins une résine choisie parmi les résines acryliques, vinyliques, cétoniques, polyesters, et 25 aldéhydes. Cette résine est ajoutée dans la composition dans une proportion de l'ordre de 5 à 10% du mélange finale. Le choix de la résine est fonction du support et selon le résultat recherché. Ces résines ont comme propriétés d'améliorer la résistance chimique de la composition finale et la résistance mécanique du vernis déposé. Un exemple de résine vinylique susceptible 30 d'apporter des propriétés d'adhérence au substrat peut être la résine connu sous la référence VYHH 2 9896 88 La production du vernis selon l'invention est opérée en effectuant successivement : une étape de mélange du réducteur de viscosité avec l'inhibiteur de radicaux libres et un photo-initiateur à une température comprise 5 entre 150 et 300°C selon la vitesse du mélange désirée, une étape de refroidissement du mélange jusqu'à une température ambiante, une étape d'ajout sous agitation d'au moins une oligomère durcissable selon la composition du vernis, et/ou d'au moins un 10 monomère durcissable selon la composition du vernis, ainsi que de tout autre élément entrant dans la composition du vernis. Selon un mode opératoire préféré, l'agent tensio-actif est ajouté en dernier pour éviter la formation de mousses lors de l'agitation des composants en cours de mélange. Pour limiter cette apparition de mousses, des agents démoussants peuvent être ajoutés dans le mélange, tels que du polyéther siloxane. Cet agent dé-moussant ou anti-mousse est ainsi ajouté dans une proportion de 0,1 à 1,0%, préférentiellement 0,3%. Un exemple d'agent tensio-actif susceptible d'être utilisé est le Tego Foamex 805. Le procédé de production peut également comprendre une étape de filtration du mélange obtenu selon une granulométrie adaptée pour le passage dans une buse lors d'un dépôt par jet d'encre sur le substrat. Le dépôt par jet d'encre peut s'opérer selon toute technique connue de dépôt par jet d'encre, préférentiellement la technique de goutte à la demande (drop on demand ou DOD en anglais), qui consiste à former une surpression en utilisant un composant piézo-électrique qui va s'incurver sous l'effet d'une tension électrique pour réduire le volume du réservoir d'encre. En effet, la projection du vernis s'opérant par l'intermédiaire d'une buse, il est impératif que la granulométrie des composants du vernis n'entraine pas une obstruction de la buse. Ainsi, la filtration est réalisée à 10 pm, préférentiellement à 5 pm et de façon optimale à 1 pm. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes.