Brevet FR3158670A1 — publié le 20250801

L’invention concerne une membrane adaptée pour la décoration d’un substrat par un procédé de sublimation, membrane comprenant un film souple (11) et un joint (12), le film souple s’étendant dans un plan principal et étant bordé en périphérie par le joint s’étendant dans une direction perpendiculaire au plan principal. L’invention concerne également un système et un procédé pour la décoration de substrat par sublimation. Figure 1 Membrane et procédé de transfert d’un décor par sublimation utilisant une telle membrane Domaine technique de l’invention Le domaine technique de l’invention concerne la décoration d’objets par transfert d’un décor sur la surface de l’objet par un procédé de sublimation. L’invention trouve tout particulièrement son application pour la décoration d’objets de grandes dimensions et /ou présentant des surfaces tridimentionnelles. État de la technique De manière connue, la décoration d’un objet par sublimation consiste à transférer un décor sur une surface appropriée de l’objet, qu’on appellera par la suite un « substrat ». Une surface appropriée (ou un substrat) est une surface recouverte d’un vernis, une surface poreuse (par exemple la surface d’un objet réalisé en un matériau organique tel que le bois ou le cuir), etc. Le décor est imprimé sur une feuille support de transfert avec des encres sensibles à la chaleur. Le transfert est réalisé ensuite en appliquant la feuille sur le substrat, en chauffant la feuille support de transfert pour sublimer les encres et en appliquant une pression sur la feuille support pour la plaquer sur le substrat et faciliter le transfert des encres sublimées vers le substrat à décorer. Pour appliquer une pression uniforme sur toute la surface du décor à transférer, D1 = WO0196123 propose d’utiliser un moule à la forme de l’objet à décorer et une presse pour appliquer la pression nécessaire tout en chauffant. La réalisation d’un moule est toutefois assez onéreuse de sorte qu’un tel procédé est intéressant pour la réalisation de grandes séries d’objets identiques, mais un tel procédé n’est pas adapté pour la décoration de petites séries d’objets ou pour la décoration d’objets de formes et de dimensions diverses. De plus, la taille d’un moule (et de la presse associée) qu’il est possible de réaliser à un prix raisonnable est nécessairement limitée physiquement, de sorte que ce procédé n’est pas pertinent pour la décoration d’objets de grandes dimensions, de dimensions supérieures à 100 cm par exemple. Dans le document D2 = WO2004106082, la feuille de transfert est conformée en une poche à l’intérieur de laquelle l’objet à décorer est positionné ; la poche est scellée et un vide est créé à l’intérieur de la poche de sorte que la pression atmosphérique plaque mécaniquement le support de transfert sur la surface extérieure de l’objet à décorer pendant une étape de chauffage consécutive à l’étape de mise sous vide, chauffage réalisé dans une enceinte fermée. Après transfert, la feuille support de transfert est déchirée et jetée. Cette solution est intéressante pour la décoration d’objets de petites dimensions qui peuvent être enfermés dans une poche puis dans une enceinte de dimensions raisonnables, de l’ordre quelques centimètres ou dizaines de centimètres, mais n’est pas appropriée pour la décoration d’objets de grandes dimensions. L’invention propose une solution technique pour pallier tout ou partie des inconvénients exposés ci-dessus. L’invention propose tout d’abord une membrane adaptée pour la décoration d’un substrat par un procédé de sublimation, membrane comprenant un film souple (11) et un joint (12), le film souple s’étendant dans un plan principal et étant bordé en périphérie par le joint s’étendant dans une direction perpendiculaire au plan principal. L’invention propose également un système adapté pour le transfert d’un décor sur un substrat par un procédé de sublimation, système comprenant : - une feuille (20) sur laquelle est imprimé avec des encres sublimables le décor à transférer, - la membrane (10) dont une surface, dans le plan principal, est de dimensions suffisantes pour recouvrir la feuille imprimée et de dimensions inférieures aux dimensions du substrat à décorer de l’objet, - une pompe à vide (30) dont une entrée d’aspiration est reliée à la membrane, et - un moyen de chauffage (40a, 40b) adapté pour appliquer sur la feuille, au moins localement, une température suffisante pour sublimer les encres et pour entraîner le transfert des encres sublimées sur la surface à décorer de l’objet. L’invention propose enfin un procédé de décoration d’un substrat, procédé utilisant un système adapté pour le transfert d’un décor tel que celui décrit ci-dessus, et procédé comprenant les étapes suivantes : - le décor à transférer est imprimé sur la feuille (20) avec des encres sublimables, - la feuille imprimée est appliquée sur le substrat à décorer (50) et est recouverte par la membrane (10), - un vide est créé entre la membrane et le substrat à décorer , et - la feuille est chauffée.La souplesse de la membrane permet de décorer des objets présentant une surface à décorer tridimensionnelle, de forme quelconque. La membrane est réutilisable, y compris pour décorer des objets de formes différentes et / ou de dimensions différentes. Le procédé selon l’invention ne nécessite pas l’utilisation d’une presse pour appliquer une pression et ne nécessite pas de moyens importants pour faire le vide sous la membrane. Sa mise en œuvre est ainsi assez simple et peu onéreuse. Présentation des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d’exemples de mise en œuvre de l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels : la FIG. 1 est une vue en perspective d’une membrane selon l’invention, la FIG. 2 montre un schéma en coupe d’un détail de la membrane de la FIG. 1 , la FIG. 3 montre schématiquement un système de transfert comprenant une membrane telle que celle de la FIG. 1 , la FIG. 4 montre schématiquement une étape du procédé de transfert selon l’invention. Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires, sont référencés avec les mêmes repères. Description détaillée Comme dit précédemment, l’invention propose une membrane adaptée pour la décoration d’un substrat par un procédé de sublimation. Par substrat, on entend dans toute la description une surface appropriée pour la mise en œuvre d’un procédé de décoration par sublimation. La membrane 10 selon l’invention comprend FIG. 1 un film souple 11 et un joint 12 ; le film souple s’étend dans un plan principal et est bordé en périphérie par le joint s’étendant dans une direction perpendiculaire au plan principal. Le joint peut présenter une extrémité distale 12a arrondie au moins localement FIG. 2 , de préférence du côté intérieur de la membrane. Un tel arrondi facilite la rotation et l’écrasement du joint FIG. 4 lors de la création d’un vide entre la membrane et le substrat à décorer, pour assurer l’étanchéité de la membrane. La membrane comprend également un évent 14a permettant l’aspiration de l’air sous la membrane pour faire le vide. Selon un mode de réalisation, l’évent est réalisé dans le film souple FIG. 1 . Selon un autre mode de réalisation FIG. 2 , [R3] la membrane comprend un tuyau 14 pris dans le joint 12 et débouchant sur une face interne de la membrane, une ouverture du tuyau formant l’évent 14a. La membrane est utilisée avec un système comprenant FIG. 4 : - une feuille 20 sur laquelle est imprimé avec des encres sublimables le décor à transférer, - la membrane 10 dont une surface, dans le plan principal, est de dimensions suffisantes pour recouvrir la feuille imprimée et de dimensions inférieures aux dimensions du substrat à décorer, - une pompe à vide 30 dont une entrée d’aspiration est reliée à la membrane, et - un moyen de chauffage 40a, 40b adapté pour appliquer sur la feuille, au moins localement, une température suffisante pour sublimer les encres et pour entraîner le transfert des encres sublimées vers le substrat à décorer. La pompe à vide est reliée à la membrane par l’évent 14a. La membrane selon l’invention est utilisée pour imprimer un décor sur un substrat, avec les étapes suivantes : - le décor à transférer est imprimé sur la feuille 20 avec des encres sublimables, - la feuille imprimée est appliquée sur le substrat 50 à décorer et est recouverte par la membrane 10, - un vide est créé entre la membrane et le substrat à décorer, et - la feuille est chauffée. Le film souple de la membrane est par exemple réalisé en un matériau élastomère de silicone polyaddition utilisé classiquement pour du prototypage. Le matériau est choisi de sorte que la membrane résiste à une température de l’ordre de 100 à 140°C et puisse être réutilisée plusieurs fois. Également, le matériau est choisi étanche aux gaz pour permettre de faire le vide entre la membrane et le substrat à décorer. A titre d’exemple concret, le film souple de la membrane peut être réalisé en polyméthylvinylsiloxane. Le film souple a de préférence une épaisseur comprise entre 0.5 et 4 mm. L’épaisseur du film souple est choisie de sorte que la membrane présente d’une part une souplesse permettant de recouvrir des substrats tridimentionnels de formes variées, y compris des substrats présentant des courbures importantes, et présente d’autre part une résistance mécanique permettant un réemploi de la même membrane pour réaliser plusieurs transferts. Une épaisseur de l’ordre de 2 mm est un bon compromis pour des applications variées. Le joint est réalisé de préférence en un matériau dont la dureté est comprise entre 20 et 40 Shore A, le choix de la dureté étant un compromis entre élasticité et résistance mécanique du joint, comme pour le film souple de la membrane. Les essais réalisés ont montré qu’une dureté de 30 Shore A est un bon compromis pour des applications variées. Le joint a, dans un plan parallèle au plan principal de la membrane une largeur L FIG. 2 comprise entre 5 et 15 mm, et de préférence entre 5 et 10 mm. Le joint a, dans une direction perpendiculaire au film souple, une hauteur H FIG. 2 comprise entre 5 et 17 mm et de préférence comprise entre 8 et 12 mm. De préférence, le joint est un joint à lèvre pour une meilleure étanchéité à l’air. Sur la FIG. 1 , la membrane représentée a une forme générale rectangulaire et un prototype d’une telle membrane a été réalisé avec des dimensions de l’ordre de 30 cm * 50 cm. D’autres formes et d’autres dimensions peuvent bien sûr être envisagées. Par exemple, d’autres essais ont été réalisés avec une membrane sensiblement carrée et de dimensions de l’ordre de 2m par 2 m. La surface et les dimensions de la membrane doivent être suffisantes pour que la membrane recouvre la feuille FIG. 3 , FIG. 4 sur laquelle le décor à transférer est imprimé, la dite feuille ayant une forme et des dimensions elles-mêmes ajustées en fonction du décor à transférer. Et la forme et les dimensions de la membrane doivent être adaptées pour que la membrane puisse être bien plaquée sur le substrat à décorer et que le vide puisse être fait entre la membrane et le substrat. De préférence, la forme et les dimensions de la membrane sont également choisis de sorte que la bordure de la membrane, et donc le joint, [R8] présentent, dans le plan principal, un rayon de courbure R FIG. 1 supérieur à 1mm FIG. 1 . Ceci permet de minimiser le risque de décollement du joint lorsque le vide est réalisé entre la membrane et le substrat à décorer. Comme évoqué ci-dessus, outre une membrane 10 telle que celle décrit ci-dessus, un système de transfert selon l’invention comprend FIG. 4 : - une feuille 20 sur laquelle est imprimé avec des encres sublimables le décor à transférer, - une pompe à vide 30 dont une entrée d’aspiration est reliée à la membrane, et - un moyen de chauffage 40a, 40b adapté pour appliquer sur la feuille, au moins localement, une température suffisante pour sublimer les encres et pour entraîner le transfert des encres sublimées vers le substrat à décorer. La feuille 20 support de transfert et les encres sublimables avec lesquelles la feuille est imprimée sont des éléments connus par ailleurs pour la mise en œuvre de techniques de sublimations classiques ; la feuille est réalisée en un matériau imperméable aux liquides et aux gaz. Ainsi, lors de l’impression du décor sur la feuille, les encres liquides ne migrent pas à l’intérieur du matériau de la feuille et, lors du chauffage de la feuille, les encres sublimées, gazeuses, migrent vers le substrat à décorer, sans pénétrer dans la feuille. La feuille est placée sur l’objet à décorer et est recouverte par la membrane. La pompe à vide 30 est également connue par ailleurs. Elle permet de faire le vide entre la membrane et le substrat à décorer de sorte que l’air situé à l’extérieur de la membrane vienne appliquer une pression de l’ordre de 1 bar (pression atmosphérique) uniformément sur toute la membrane. La membrane vient ainsi se mouler à la forme du substrat à décorer, avec la feuille imprimée pincée entre les deux. Sur la FIG. 4 , est représentée schématiquement la membrane 10 avant (4a) et après (4b) avoir fait le vide. La pompe à vide ainsi que le tuyau qui la relie à la membrane sont à l’air libre et subissent ainsi uniquement la pression atmosphérique et une température relativement faible, dans tous les cas inférieure à la température appliquée par le moyen de chauffage. Le moyen de chauffage utilisé dans le cadre de l’invention est approprié pour chauffer, au moins localement, la feuille imprimée pour réaliser le transfert par sublimation des encres. Le chauffage provoque la transformation des encres sublimables en gaz, gaz qui pénètrent ensuite dans le substrat à décorer et se solidifient à nouveau en s’incorporant dans la structure du dit substrat. La durée du chauffage est de l’ordre de 15s à 5 min, selon la quantité d’encres à sublimer et la température de chauffage. Selon un mode de mise en œuvre, le moyen de chauffage est un élément chauffant 40a, par exemple une résistance électrique en forme de plaque FIG. 4 ou en forme de ruban serpentin (non représenté), positionné entre la membrane 10 et la feuille 20 ; de préférence, les éléments de câblage électrique des extrémités de l’élément chauffant sont également intégrés entre la membrane et la feuille pour que l’étanchéité puisse être maintenue lors de la mise sous vide. Le chauffage directement au cœur de la membrane a pour avantage d’assurer une distribution uniforme de la chaleur sur toute la surface recouverte du substrat à décorer, ce qui permet d’obtenir un transfert excellent, homogène et de haute qualité. Ce mode de mise en œuvre présente toutefois des limites, principalement liées à la dépendance entre la membrane et l’élément chauffant. En effet, la flexibilité et la souplesse de l’ensemble membrane / élément chauffant sont réduites de sorte que l’ensemble peut avoir des difficultés à s’adapter à des substrats présentant des changements d’angle brusques ou des courbes très prononcées, surtout si l’angle dépasse 30°. La rigidité relative de l'ensemble membrane / élément chauffant peut entraîner des difficultés à maintenir un contact étroit et uniforme entre la membrane et le substrat à décorer ; ceci peut se traduire par des zones mal imprimées ou des déformations du décor transféré sur des substrats de formes complexes. Selon un autre mode de mise en œuvre, le moyen de chauffage 40b FIG. 4 est adapté pour produire un souffle d’air chaud appliqué sur la surface extérieure de la membrane, ce qui présente plusieurs avantages. Tout d’abord, la conception et la réalisation de la membrane elle-même sont simplifiées car il n’est pas nécessaire d’intégrer un élément chauffant et le câblage électrique associé dans ou sous la membrane. La membrane est plus souple et plus flexible qu’un ensemble membrane / élément chauffant ; la manipulation de la membrane et sa mise en place sont rendues possible y compris sur des substrats dont la surface présente des changements d’angles plus importants, allant jusqu’à 180°. La membrane est ainsi plus adaptable à des substrats à décorer complexes, tels que des substrats ayant des formes courbes ou présentant des reliefs. Ensuite, l’utilisation d’un souffle d’air chaud permet la création d’un flux thermique entre la source de chaleur et la membrane avec très peu d’inertie. Ce flux thermique permet de gérer beaucoup plus précisément les phases chauffage puis de refroidissement tout au long du transfert. En contrôlant le refroidissement, on peut influencer la solidification des encres sublimées. Cela peut améliorer la qualité du transfert, garantir une fixation optimale des encres dans le matériau cible et éviter d'éventuels défauts liés à un refroidissement inapproprié. Enfin, il est possible d’ajuster au mieux et facilement la zone chauffée de la membrane, permettant ainsi avec une même membrane de transférer aussi bien des décors de petites dimensions que des décors de plus grandes dimensions. Le flux d’air chaud peut être appliqué par exemple avec un pistolet à air chaud porté par un cobot; le pistolet peut ainsi être déplacé pour transférer pas à pas des décors de grandes dimensions, de l’ordre de 50 cm à 5 m par exemple, sur des objets de grandes dimensions tels que des véhicules automobiles ou même des murs de bâtiments. De préférence, le chauffage est réalisé de sorte qu’une température du substrat à décorer soit inférieure à 120°C et qu’une température de la feuille imprimée soit supérieure à une température de sublimation des encres sublimables. Une telle température du substrat à décorer n’étant pas très élevée, les phases de montée en température et de refroidissement sont ainsi rapides et faciles à piloter. Également, avec une telle température, il est possible de décorer des substrats plus fragiles, comme par exemple des substrats en polyamide. Il est possible de également de décorer des objets recouverts d’un vernis ou d’une peinture, comme par exemple des pièces de carrosserie automobile. Dans ce cas, les encres sublimées s’incrustent dans le vernis et/ou la peinture, qui constituent un substrat approprié pour un transfert de décor par sublimation. Enfin, les encres, notamment les encres sans composé susceptible de créer un azéotrope positif avec l’eau, sont moins chauffées et vieillissent mieux. Bien sûr, l’invention peut aussi être utilisée pour transférer un décor sur un objet en un matériau plus usuel pour un tel transfert, comme par exemple des matériaux poreux tels que le cuir, le bois, les alumines poreuses, etc. Dans une mise en œuvre pratique, on travaille de préférence avec une température élevée et une quantité de chaleur faible en réglant la température et le débit d’air chaud de sorte à avoir un un écart de température entre la feuille imprimée et le substrat à décorer de l’ordre de 30°C à 60°C et de préférence entre 45 à 55°C. La sublimation des encres est ainsi rapide. En synthèse, l'invention propose un nouveau moyen pour décorer des objets par un procédé de sublimation, qui apporte notamment les bénéfices techniques et économiques suivants : une membrane facile à réaliser, et peu onéreuse, une membrane polyvalente, utilisable pour décorer des objets de dimensions et de formes diverses, une membrane permettant de décorer des objets présentant des surfaces en trois dimensions, y compris des formes complexes et des formes présentant des angles ou des courbures importants, une membrane permettant de décorer des objets de grandes, voire très grandes dimensions, une installation qui ne nécessite pas de moyens techniques onéreux et fixes, comme par exemple une pression une installation transportable une qualité de transfert excellente Nomenclature 10 Membrane 11 film 12 joint 12a extrémité distale 14 tuyau 14a évent 20 feuille 30 pompe à vide 40a élément chauffant 40b moyen adapté pour produire un souffle d’air chaud 50 substrat à décorer Membrane adaptée pour la décoration d’un substrat par un procédé de sublimation, membrane comprenant un film souple (11) et un joint (12), le film souple s’étendant dans un plan principal et étant bordé en périphérie par le joint s’étendant dans une direction perpendiculaire au plan principal. Membrane selon la revendication 1 dans laquelle le joint présente une extrémité distale arrondie (12a). Membrane selon l’une des revendications précédentes, comprenant également un tuyau (14) pris dans le joint et débouchant sur une face interne de la membrane. Membrane selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le film souple est en un matériau élastomère de silicone polyaddition, par exemple en polyméthylvinylsiloxane. Membrane selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le film a une épaisseur comprise entre 0.5 et 4 mm et de préférence égale à 2 mm. Membrane selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le joint a, dans un plan parallèle au plan principal de la membrane une largeur (L) comprise entre 5 et 15 mm, et de préférence entre 5 et 10 mm. Membrane selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le joint a, dans une direction perpendiculaire au film souple, une hauteur (H) comprise entre 5 et 17 mm et de préférence comprise entre 8 et 12 mm. Membrane selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le joint a, dans le plan principal, un rayon de courbure R supérieure à 20°. Membrane selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le joint est un joint à lèvre. Membrane selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le joint est en un matériau élastomère de silicone polyaddition, par exemple en polyméthylvinylsiloxane. Système adapté pour le transfert d’un décor sur un substrat par un procédé de sublimation, système comprenant : - une feuille (20) sur laquelle est imprimé avec des encres sublimables le décor à transférer, - la membrane (10) selon l’une des revendications 1 à 10, membrane dont une surface, dans le plan principal, est de dimensions suffisantes pour recouvrir la feuille imprimée et de dimensions inférieures aux dimensions du substrat à décorer, - une pompe à vide (30) dont une entrée d’aspiration est reliée à la membrane, et - un moyen de chauffage (40a, 40b) adapté pour appliquer sur la feuille, au moins localement, une température suffisante pour sublimer les encres et pour entraîner le transfert des encres sublimées sur le substrat à décorer. Système selon la revendication 11 dans lequel le moyen de chauffage est un élément chauffant (40a) positionné entre la feuille et la membrane. Système selon la revendication 11 dans lequel le moyen de chauffage (40b) est adapté pour produire un souffle d’air chaud appliqué sur une surface extérieure de la membrane. Procédé de décoration d’un substrat, procédé utilisant un système selon l’une des revendications 11 à 13 et comprenant les étapes suivantes : - le décor à transférer est imprimé sur la feuille (20) avec des encres sublimables, - la feuille imprimée est appliquée sur le substrat à décorer (50) et est recouverte par la membrane (10), - un vide est créé entre la membrane et le substrat à décorer , et - la feuille est chauffée. Procédé selon la revendication 14 dans lequel le chauffage est réalisé de sorte qu’une température du substrat à décorer soit inférieure à 120°C et qu’une température de la feuille imprimée soit supérieure à une température de sublimation des encres sublimables. Procédé selon l’une des revendication 14 ou 15, en combinaison avec la revendication 13, dans lequel une température et un débit de l’air chaud sont ajustés de sorte qu’un écart de température entre la feuille imprimée et le substrat à décorer est comprise entre 30 et 60°C, et de préférence comprise entre 45 et 55°C. Procédé selon l’une des revendications 14 à 16 dans lequel le vide est maintenu pendant le chauffage de la feuille.