Brevet FR3133154A1 — publié le 20230908

TITRE : Procédé de décoration de surfaces, et film décoratif obtenu par un tel procédé . La présente invention concerne un procédé de décoration de surfaces comprenant les étapes suivantes : une étape de projection d’encre (11) sur une première face (22) d’un film décoratif (2) constitué d’un matériau polymère, une étape d’exposition de ladite première face (22) à un rayonnement ultraviolet (12), jusqu’au durcissement de l’encre, une étape d’écrasement à chaud (13) du film décoratif (2), à une température supérieure à 130°C. L’invention concerne également un film décoratif (2) obtenu par ce procédé. Figure d’abrégé : Figure 1 Procédé de décoration de surfaces, et film décoratif obtenu par un tel procédé. Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de décoration de surfaces, permettant de représenter un motif sur des surfaces de tous types. Elle concerne également des films décoratifs en matériaux polymères obtenus par de tels procédés, qui permettent d’effectuer une décoration de surface. Art antérieur La décoration de surface consiste à modifier l’aspect visuel d’une surface, en y ajoutant, à titre d’exemples, des ornementations, des motifs, ou encore des écritures. On connait différents procédés de décoration de surfaces. Selon certains de ces procédés, les surfaces sont décorées par collage d’un film décoratif personnalisé, qui peut par exemple être autocollant. Une fois installées sur leurs supports, ces décorations par collage sont peu résistantes aux abrasions mécaniques, à la lumière et aux intempéries. Les décorations par collage ont en effet tendance à se froisser et/ou à s’effriter rapidement au cours du temps. Leurs durées de vie sont donc généralement courtes du fait de ces multiples agressions extérieures. Selon d’autres procédés, les décorations sont directement imprimées sur les surfaces par des procédés d’impression numérique, durant lesquels les supports à décorer passent à travers une imprimante numérique qui reproduit des images provenant de fichiers de données graphiques. Après l’impression, les décorations sont usuellement figées et protégées de la lumière par des couches de vernis, des fixateurs pénétrants et des durcisseurs. De tels traitements ajoutent des étapes supplémentaires à la décoration des surfaces. Il apparait pourtant qu’elles n’offrent souvent pas une résistance suffisamment efficace aux décorations. En particulier, elles n’offrent généralement pas une résistance très efficace aux abrasions. Objectifs de l’invention La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l’art antérieur. En particulier, un objectif de l'invention est de proposer un procédé de décoration de surfaces qui permette de conférer aux décorations des propriétés de résistance avantageuses, par rapport aux procédés de décoration de surfaces de l'art antérieur. Un objectif particulier de l’invention est de proposer un film de décoration de surfaces présentant une bonne adhésion aux surfaces à décorer sur lesquelles il est collé. Encore un autre objectif de l’invention est de proposer un film de décoration de surfaces adapté à tous les types de supports. Un objectif particulier de l’invention est de proposer des décorations de surfaces particulièrement résistantes à la flexion, à l’abrasion et à la lumière. Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints à l’aide d’un procédé de décoration de surfaces qui comprend, selon l’invention, les étapes suivantes : une étape de projection d’encre sur une première face d’un film décoratif constitué d’un matériau polymère, une étape d’exposition de la première face à un rayonnement ultraviolet, jusqu’au durcissement de l’encre, une étape d’écrasement à chaud du film décoratif, à une température supérieure à 130°C. L’écrasement à chaud du film décoratif, après son impression par une encre durcie par un rayonnement ultraviolet, permet de faire pénétrer l’encre dans le film décoratif et de rendre l’impression de ce film extrêmement résistante à l’usure, et notamment à l’abrasion. Le film obtenu, qui peut être collé sur tout type de surface devant être personnalisé, offre donc une décoration très solide et durable. De façon avantageuse, le film décoratif est constitué au moins partiellement, au cours de l’étape de projection d’encre, d’un matériau monomère qui n’est pas entièrement polymérisé, ce matériau étant apte à être polymérisé sous l’effet de la chaleur et/ou des rayonnements ultraviolets. Le fait que le matériau constituant le film ne soit pas entièrement polymérisé permet de faciliter la pénétration de l’encre dans le film. Après l’impression, le film décoratif constitué d’un matériau monomère est avantageusement polymérisé au cours de l’étape d’exposition du film décoratif à un rayonnement ultraviolet ou au cours de l’étape d’écrasement à chaud de ce film décoratif contre le support à décorer. Cette polymérisation renforce les caractéristiques mécaniques du film. De préférence, le film décoratif présente une épaisseur comprise entre 20 et 200 micromètres. Une telle épaisseur permet au film décoratif de conserver une certaine souplesse, permettant ainsi de faciliter à son adhésion à de multiples supports. Avantageusement, le procédé de décoration de surfaces comprend une étape de collage d’une seconde face du film décoratif, opposée à la première face, contre un support à décorer. Avantageusement, l’étape d’écrasement à chaud et l’étape de collage sont réalisées simultanément, en écrasant le film décoratif contre le support à décorer, une couche de colle étant prévue entre le film décoratif et le support à décorer. De préférence, l’étape d’écrasement à chaud est réalisée par calandrage entre deux cylindres, au moins l’un des cylindres étant chauffé à une température supérieure à 130°. Une telle température permet d’augmenter l’adhésion du film décoratif au support à décorer. Il est à noter que plus la température est augmentée, plus l’adhésion du film décoratif au support à décorer est améliorée. Avantageusement, l’étape d’écrasement à chaud est réalisée par calandrage simultané du support à décorer et du film décoratif, la seconde face du film décoratif étant plaquée contre le support, et la première face du film décoratif étant plaquée contre l’un des cylindres qui est chauffé à une température supérieure à 130°. Avantageusement, au moins l’un des cylindres est chauffé à une température comprise entre 150 et 180°C. Avantageusement, au cours de l’étape d’écrasement à chaud, le film décoratif est exposé à une température supérieure à 130° pendant une durée comprise entre 10 et 40 secondes. L’invention concerne également un film décoratif obtenu par un procédé tel que décrit ci-dessus. Liste des figures L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnée à titre de simple exemple figuratif et non limitatif, et accompagnée des figures parmi lesquelles : La est une représentation schématique des étapes du procédé de décoration de surfaces selon un mode de réalisation de l’invention. La est une représentation schématique d’un film décoratif mis en œuvre dans le procédé de décoration de surfaces de la . La est une vue de détail d’une portion du film décoratif de la . La est une représentation schématique de l’étape d’écrasement à chaud du film décoratif, dans le procédé de décoration de surfaces de la . La est une représentation schématique d’un support décoré par un film décoratif après la mise en œuvre du procédé de décoration de surfaces de la . La est une vue de détail d’une portion du support et du film décoratif de la . Description détaillée de modes de réalisation de l’invention La représente les étapes principales d’un procédé de décoration de surfaces selon un mode de réalisation de l’invention. Selon ce mode de réalisation, le procédé comprend : une étape de projection d’encre 11 qui consiste à projeter de l’encre sur une surface d’un film décoratif dans son état monomère afin de le décorer, une étape d’exposition à un rayonnement ultraviolet 12 de l’encre, et une étape d’écrasement à chaud 13 du film décoratif, de préférence contre la surface à décorer. Le film décoratif Définition générale Ce procédé met en œuvre un film décoratif constitué d’un matériau polymère. On désigne indifféremment par le terme « matériau polymère », dans la présente description, les matériaux polymères entièrement polymérisés, tels que le polyuréthane, le polyester, le polyamide ou l’acrylique ou les précurseur de ces matériaux polymères, ou matériaux dits monomères, aptes à se transformer, par polymérisation, en matériaux polymères tels que le polyuréthane, le polyester, le polyamide ou l’acrylique. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté par les figures, ce film décoratif 2 est en matériau dit « monomère », qui comprend des précurseurs de matériaux polymères qui ne sont pas polymérisés ou qui ne sont que faiblement polymérisés. Un tel film monomère peut être polymérisé, notamment sous l’effet de la chaleur et/ou de rayonnement ultraviolet, pour former un film polymère polymérisé. Le film décoratif 2 est un film élastique, et présente une faible épaisseur. A titre d’exemple, l’épaisseur de ce film décoratif 2 est comprise entre 20 et 200 micromètres. Une telle finesse et souplesse offre la possibilité d’apposer le film décoratif 2 sur des surfaces très diverses. Le matériau format ce film est avantageusement thermoplastique, et peut être rendu plus malléable quand il est chauffé. Par ailleurs, ce matériau garde, après sa complète polymérisation, une certaine souplesse. Un tel film de matériau thermoplastique polyuréthane est par exemple commercialisé par la société « Protechnic Thermoplast, 68700 Cernay – France », sous la référence « 7GA » (https://www.protechnic.fr/wp-content/uploads/2021/06/catalogue-thermo-ENG-200204.pdf). b. Deux faces La représente, de façon schématique, un film décoratif 2 en matériau monomère qui est mis en œuvre dans un procédé selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention. Une portion 20 de ce film décoratif 2 est représentée plus en détails par la . Ce film décoratif 2 présente deux faces distinctes. La première face du film décoratif 2, appelée par la suite « face arrière 21 », est destinée à adhérer au support à décorer. La seconde face du film décoratif 2, appelée par la suite « face avant 22 », est destinée à être imprimée, et à former la future face extérieure de la surface à décorer. c. Caractéristiques optionnelles Selon un mode de réalisation préféré, la face arrière 21 peut être recouverte de colle, sur l’ensemble de sa surface, avant même l’impression de la face avant 22 du film décoratif 2. Selon un autre mode de réalisation possible, la face arrière 21 n’est recouverte de colle qu’ultérieurement, par exemple au moment de la pose du film décoratif 2 sur le support à décorer 4. Quand la face arrière est recouverte de colle, elle peut, pour les étapes d’impression du film, être plaquée contre une feuille de support pouvant être en matière plastique. Le film décoratif 1 est en revanche détaché de cette feuille de support avant d’être collé sur la surface devant être décorée. 2. L’impression du film décoratif La face avant du film décoratif 2 peut être décorée par une impression, notamment en mettant en œuvre un procédé d’impression classique au cours duquel des encres sont projetées sur sa surface, avant d’être solidifiées par une exposition à un rayonnement ultraviolet. a. Impression La première étape de projection d’encre 11 du procédé consiste à projeter une encre sur la face avant 22 du film décoratif 2. Cette projection d’encre peut être réalisé par une imprimante d’un type connu. Selon un mode de réalisation avantageux, l’encre utilisée pour l’impression de la décoration sur le film décoratif 2 est une encre spéciale pour impression à ultraviolets en milieu neutre. Une telle encre comprend généralement des pigments, des polymères, des monomères et des amorceurs radicalaires d’encres UV, et ne comprend ni eau, ni solvant. La face avant 22 du film décoratif 2 est alors recouverte d’une couche d’encre 221 qui forme un motif ou une ornementation en surépaisseur. Cette couche d’encre 221 n’est cependant pas solidifiée dès sa projection sur le film décoratif 2, mais doit être solidifiée ultérieurement. b. Exposition à un rayonnement ultraviolet De préférence, l’encre utilisée pour l’impression du film décoratif 2 est capable d’être solidifiée par polymérisation, lorsqu’elle est exposée à un rayonnement ultraviolet. La deuxième étape d’exposition à un rayonnement ultraviolet 12 du procédé consiste à projeter un rayonnement ultraviolet sur la face avant 22 du film décoratif 2. Ce traitement au rayonnement ultraviolet entraine la solidification de la couche d’encre 221, d’une façon bien connue de l’homme du métier. Comme le représente la , cette couche d’encre 221 d’encre durcie, représentant le motif souhaité, forme ainsi une légère surépaisseur colorée sur la face avant 22 du film décoratif 2. Cette couche d’encre durcie, semblable à un film d’encre polymérisé en surface du film décoratif 2 peut, malgré la solidification de l’encre, présenter une certaine souplesse. En plus d’entrainer la polymérisation, et donc la solidification, des encres projetées sur la surface, l’exposition de la face avant 22 au rayonnement ultraviolet peut également, de façon avantageuse, causer une polymérisation partielle du film décoratif 2, quand ce film est constitué d’un matériau monomère qui n’est pas entièrement polymérisé, et la réticulation des polymères constituant le film décoratif 2. Une telle modification de la surface du film décoratif 2 peut présenter plusieurs avantages. Ainsi, la présence de la couche d’encre polymérisée, sur la face avant 22 du fil décoratif 2, et le début de polymérisation du film décoratif 2 pouvant résulter de son exposition aux rayonnement ultraviolet permet d’améliorer la résistance à la chaleur de ce film décoratif 22. Ainsi, il est apparu que la surface avant 22 de ce film décoratif 2 ayant subi un tel traitement est capable de supporter une exposition à des températures de l’ordre de 130°C à 180 °C sans se déformer, alors que le même film décoratif, n’ayant pas été imprimé ni soumis aux rayonnements ultraviolets, risque de se déformer ou de se percer quand il est soumis à une température supérieure à 120°C. 3. L’écrasement à chaud La troisième étape d’écrasement à chaud 13 du procédé consiste à plaquer la face avant 22 du film décoratif entre deux surfaces d’appui, dont l’une au moins est chauffée. a. Placement du film Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, cette troisième étape d’écrasement à chaud 13 peut être mise en œuvre en plaquant, ou en écrasant à chaud le film décoratif 2 contre le support à décorer 4. Cette troisième étape d’écrasement à chaud 13 peut alors servir à coller, à chaud, le film décoratif 2 sur le support. La représente, de façon schématique, un mode de réalisation préférentiel de l’invention dans lequel l’écrasement à chaud est réalisé sous la forme d’un calandrage, et est utilisé pour plaquer et coller la face arrière 21 du film décoratif 2 sur un support à décorer 4. Le support à décorer 4 est, dans le mode de réalisation représenté, un support souple tel qu’un tissu, un cuir, etc. Le procédé de l’invention peut cependant être également mis en œuvre, sans difficulté, sur un support d’un autre type, par exemple un support rigide. Le film décoratif 2 est inséré, en même temps que le support à décorer 4, entre deux cylindres 31 et 32 d’une calandre 3, qui sont juxtaposés l’un à l’autre, de façon à laisser l’espace juste nécessaire pour accueillir le film décoratif 2 et le support à décorer 4. Lors de ce passage dans la calandre 3, la face avant 22 du film décoratif 2 est plaquée contre le cylindre 32, tandis que la face arrière 21 est plaquée contre le support à décorer 4, qui est lui-même plaqué contre le cylindre 31. Plus précisément, la face arrière 41 du support à décorer 4 est accolée contre le cylindre 31, tandis que la face avant 42, qui est la face à décorer, est orientée vers le cylindre 32. Ainsi, la face avant 42 du support à décorer 4 est progressivement accolée à la face arrière 21 du film décoratif 2. Cette étape d’écrasement du film décoratif 2 permet d’exercer une pression sur ce film. La pression exercée peut cependant être de relativement faible intensité, par exemple de l’ordre de 10 N/cm². Une compression à une intensité supérieure à 1 N/cm² peut même s’avérer suffisante, dans certains cas. b. Chauffage Selon l’invention, l’étape d’écrasement du film décoratif 2 imprimé est réalisée à chaud. Pour cela, le cylindre 32 est chauffé, de préférence à une température supérieure à 130°C, et encore préférentiellement à une température comprise entre 150°C et 180°C. Selon un mode de réalisation de l’invention, le film décoratif 2 est placé contre le cylindre 32 chauffé chauffante pendant une durée comprise entre 10 et 40 secondes. L’homme du métier pourra définir, en fonction des caractéristiques du support à décorer 4 et du film décoratif 2 utilisé (et notamment de l’épaisseur du film décoratif 2 et du matériau le constituant) la durée et la température du chauffage lui permettant d’obtenir un résultat optimal de polymérisation du film décoratif et de collage du film décoratif 2 au support à décorer 4. c. Diffusion des pigments La chaleur produite par le cylindre 32 permet, en association avec l’écrasement du film décoratif 2, de faire pénétrer les pigments de la couche d’encre 221 au sein de ce film décoratif 2. Ainsi, la couche d’encre 221 qui était initialement placée en surépaisseur sur la face avant 22 du film décoratif 2, pénètre au cœur de ce film décoratif, et devient indissociable de celui-ci. d. Polymérisation du film Lors de cette étape d’écrasement à chaud 13, le chauffage émis par le cylindre 32 entraine également la polymérisation du film décoratif 2, quand ce film est constitué d’un matériau monomère qui n’est pas intégralement polymérisé. Le film décoratif 2 peut ainsi être, à l’issue de cette étape, dans un état intégralement polymérisé. Cette polymérisation rend le film décoratif 2 beaucoup plus solide, et notamment plus résistant à l’abrasion et à l’usure. Le film décoratif 2, dans son état polymérisé, est moins souple que dans son état monomère. Il garde cependant une bonne souplesse, lui permettant d’être associé sans difficulté à des surfaces souples telles que des surfaces textiles. e. Adhésion film/support Dans le mode de réalisation préféré représenté sur la , l’étape de calandrage à chaud sert à réaliser le collage du film décoratif 2 sur le support à décorer 4. Pour cela, de la colle peut être prévue dès la fabrication du film décoratif 2, la colle est alors mise sur la face arrière 21 du film décoratif 2, avant le calandrage à chaud, et assure ainsi un collage efficace. De préférence, la colle choisie réagit à la chaleur, de telle façon à ce que le calandrage à chaud réalisé par le cylindre 32, en chauffant la colle et en écrasant le film décoratif 2 contre le support, assure un collage efficace du film décoratif 2 contre le support à décorer 4. Dans ce mode de réalisation, l’adhésion du film décoratif 2 au support à décorer 4 et la polymérisation de ce film décoratif 2, décrite précédemment, se font simultanément lors de l’étape de calandrage à chaud. f. Grainage De façon avantageuse, quand le support à décorer 4 présente une surface irrégulière, l’écrasement à chaud du film décoratif 2 sur celui-ci permet au film décoratif 2 d’épouser cette surface irrégulière. Ainsi, la face avant 22 du film décoratif 2 peut, une fois accolé sur le support à décorer 4, présenter un grainage, obtenu sans étape supplémentaire. A titre d’exemple, un film décoratif plaqué sur un tissu peut ainsi épouser l’armure du tissu, ce qui produit un grainage sur la face avant 22 du film décoratif 2. g. Autres modes de réalisation Selon un autre mode de réalisation possible, l’étape de calandrage à chaud du film décoratif 2 peut être réalisée indépendamment de l’étape de collage du film sur le support à décorer 4. Il est ainsi possible que le film décoratif 2 soit collé sur le support avant calandrage à chaud. Dans ce cas, le film décoratif 2 est écrasé à chaud après le collage. Selon un autre mode de réalisation, le film décoratif 2 est écrasé à chaud, par exemple par calandrage, sans être plaqué contre le support à décorer. Dans ce cas, le film décoratif 2 est collé contre le support à décorer 4 après le calandrage à chaud, c’est-à-dire après que le film décoratif 2 ait été polymérisé. Dans le mode de réalisation représenté par une figure, l’écrasement à chaud du film décoratif 2 est réalisé par une calandre. Il reste cependant possible de réaliser cet écrasement à chaud avec tout autre type d’équipement, par exemple avec une presse. 4. Le résultat a. Film obtenu Ce procédé décrit ci-dessus permet d’aboutir à la formation d’un film décoratif en matériau polymère, imprimé, souple et solide. Ce film décoratif imprimé s’avère ainsi résistant à diverses agressions telles que l’abrasion, la flexion ou la lumière. La représente, de façon schématique, un support 4 décoré par un film décoratif 2, dans son état polymérisé, selon un mode de réalisation de l’invention. Une portion 30 de ce film décoratif 2 collé sur le support à décorer 4 est représentée plus en détails par la . Après le calandrage à chaud du film décoratif 2 contre le support à décorer, la face arrière 21 du film décoratif 2 polymère se retrouve collée contre le support à décorer 4 tandis que la face avant 22 de ce film décoratif 2 est orientée dans le sens opposé. Le chauffage du film décoratif 2, au cours de l’écrasement à chaud, cause la polymérisation du matériau monomère constituant initialement ce film décoratif 2. Cette polymérisation a pour effet de renforcer les caractéristiques mécaniques du matériau constituant ce film décoratif, ce qui fait que le film décoratif 2 obtenu est particulièrement résistant. Du fait de l’écrasement à chaud causé par le calandrage, la couche d’encre 221 est insérée à l’intérieur du film décoratif 2. Ainsi, comme le représente la , la couche d’encre 221 ne forme plus une surépaisseur au-dessus du film décoratif 2, mais a pénétré à l’intérieur de l’épaisseur de ce film décoratif 2. Du fait de cette pénétration, l’encre est entourée par le polymère constituant le film décoratif 2, ce qui la protège et abaisse le risque d’abrasion et de décoloration en surface de la décoration. b. Types de supports décorés Ce procédé de décoration de surfaces permet de décorer des supports très variés tels que des articles de bagagerie, des textiles, des carrosseries… Les supports à décorer peuvent être souples ou rigides, et de différentes épaisseurs. Ce procédé offre la possibilité d’obtenir des supports décorés qui peuvent résister à des sollicitations mécaniques, thermiques, à l’exposition à la lumière et aux intempéries. Par ailleurs, ce procédé de décoration de surfaces peut être mis en œuvre en utilisant des techniques d’impression dans lesquelles les encres ne comprennent pas de solvants. La mise en œuvre de ce procédé peut donc être plus respectueuse de l’environnement en évitant tout rejet de polluants, de gravures ou encore de métaux lourds. Procédé de décoration de surfaces comprenant les étapes suivantes : Une étape de projection d’encre (11) sur une première face (22) d’un film décoratif (2) constitué d’un matériau polymère, une étape d’exposition de ladite première face (22) à un rayonnement ultraviolet (12), jusqu’au durcissement de ladite encre, une étape d’écrasement à chaud (13) dudit film décoratif (2), à une température supérieure à 130°C. Procédé de décoration de surfaces selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit film décoratif (2) est constitué au moins partiellement, au cours de ladite étape de projection d’encre (11), d’un matériau monomère qui n’est pas entièrement polymérisé, ce matériau étant apte à être polymérisé sous l’effet de la chaleur et/ou des rayonnements ultraviolets. Procédé de décoration de surfaces selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit film décoratif (2) présente une épaisseur comprise entre 20 et 200 micromètres. Procédé de décoration de surfaces selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de collage d’une seconde face (21) dudit film décoratif (2), opposée à ladite première face (22), contre un support à décorer (4). Procédé de décoration de surfaces selon la revendication précédente, caractérisé en ce ladite étape d’écrasement à chaud (13) et ladite étape de collage sont réalisées simultanément, en écrasant ledit film décoratif (2) contre ledit support à décorer (4), une couche de colle étant prévue entre ledit film décoratif (2) et ledit support à décorer (4). Procédé de décoration de surfaces selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite étape d’écrasement à chaud (13) est réalisée par calandrage entre deux cylindres (31, 32), au moins l’un desdits cylindres (32) étant chauffé à une température supérieure à 130°. Procédé de décoration de surfaces selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite étape d’écrasement à chaud (13) est réalisée par calandrage simultané du support à décorer (4) et du film décoratif (2), ladite seconde face dudit film décoratif (2) étant plaquée contre ledit support à décorer (4), et ladite première face (22) dudit film décoratif (2) étant plaquée contre l’un desdits cylindres (32) qui est chauffé à une température supérieure à 130°. Procédé de décoration de surfaces selon l’une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu’ au moins l’un desdits cylindres (32) est chauffé à une température comprise entre 150 et 180°C. Procédé de décoration de surfaces selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au cours de ladite étape d’écrasement à chaud (13), ledit film décoratif (2) est exposé à une température supérieure à 130° pendant une durée comprise entre 10 et 40 secondes. Film décoratif (2) en matériau polymère obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.