"Procédé et appareil de séchage d'encres photodurcissables" La présente invention concerne l'industrie de l'imprimerie et en particulier un dispositif de durcissement des encres photodurcissables, plus couramment appelées encres ultraviolettes. Ces encres, lorsque des rayons ultraviolets leur sont transmis, durcissent en prenant un état terminé "sec".
On connaît déjà dans ce domaine l'utilisation d'une source lumineuse rectiligne de forte intensité, habituellement un tube à vapeurs de mercure qui transmet à la fois des rayons infrarouges et ultraviolets. Lorsqu'une feuille imprimée continue ou non passe sous la source rectiligne, elle est balayée par celle-ci et les rayons provenant de la source durcissent (sèchent) l'encre portée par le support.
Comme les lampes à vapeurs de mercure (tubes) fournissent les radiations voulues, on les préfère à d'autres sources de rayons ultraviolets Les lampes à vapeurs de mercure fonctionnent cependant à une température qui dépasse
450[deg.]C et, lorsqu'elles fonctionnent,elles dégagent beaucoup
de chaleur. Cette dernière pose un problème pour le durcissement des encres ultraviolettes étant donné l'effet nuisible
de la chaleur sur le support de l'image imprimée. Les feuilles de matière de support forment des ondulations sous l'action
de la chaleur et, lorsqu'elles ne passent pas sous la lampe avec une vitesse convenable, elles peuvent même subir un grillage, une carbonisation ou même une inflammation du fait
de la surchauffe.
Les perfectionnements connus destinés à résoudre
ce problème de l'échauffement ont mis en oeuvre une avance continue à vitesse élevée. Un dispositif connu comprend un
ou plusieurs tubes à vapeurs de mercure ayant chacun un réflecteur qui entoure partiellement la lampe du coté opposé à celui qui est tourné vers la matière imprimée. Cette dernière reçoit donc à la fois les rayons directs et les rayons réfléchis. Ces derniers sont concentrés par le réflecteur
et forment une bande étroite de radiations de forte intensité,
à une distance réglée de la source lumineuse. Lors de l'utilisation de cet appareil, il est indispensable que la matière imprimée soit toujours mobile et se déplace à une vitesse qui ne lui permet pas d'atteindre la température d'inflammation. Cet appareil permet le durcissement des encres de toute épaisseur. Le problème posé par cet appareil est le maintien de la vitesse voulue d'avance. Lors de l'utilisation d'une telle vitesse élevée, un ralentissement momentané ou un coincement provoque la formation d'un produit brûlé et inutilisable.
On a aussi essayé de remédier à cet inconvénient de diverses manières. Ainsi, on a cherché à réduire la chaleur dégagée par la lampe tout en conservant simultanément l'intensité des rayons ultraviolets. On a considéré que la chaleur était nuisible au durcissement de l'encre alors que les rayons ultraviolets étaient essentiels à ce phénomène.
Ainsi, dans un appareil connu, une source lumineuse est logée dans un réflecteur, comme décrit précédemment, mais le trajet de tous les rayons directs et réfléchis est recoupé par une barrière transparente. Celle-ci est formée d'une matière transparente qui entoure un courant de liquide de refroidissement. Ainsi, la source lumineuse est placée à l'intérieur de deux tubes concentriques transparents et de l'eau circule dans la zone annulaire-délimitée entre les tubes. Dans un autre mode de réalisation, l'embouchure du réflecteur est totalement fermée par deux tubes disposés côte à côte et dans lesquels de l'eau circule, ou par un tube de forme rectangulaire placé sur l'embouchure du réflecteur et dans lequel de l'eau circule.
Cet appareil fonctionne efficacement pour le traitement des encres sous forme de couches minces. Cette dernière expression indique que l'épaisseur de l'encre est de l'ordre de 5 à 10 microns, c'est-à-dire que cette épaisseur correspond à celle qui est obtenue au cours de procédés d'impression tels que la lithographie.
L'appareil ne convient pas du tout lorsque la couche d'encre a une épaisseur de l'ordre de 15 à 127 microns, c'està-dire couramment utilisée dans le domaine de la sérigraphie. Le durcissement de l'encre est au mieux réalisé uniquement
en surface dans le cas de travaux de sérigraphie, mais le durcissement en profondeur n'est pas possible. L'encre est donc dure en surface mais molle en-dessous. Une exposition prolongée n'a pas d'effets appréciables sur la profondeur du durcissement.
Etant donné les inconvénients de l'appareil précité, l'invention concerne un appareil permettant le durcissement
(séchage) convenable des couches d'encre appliquées par sérigraphie.
Plus précisément, l'invention concerne un appareil qui comprend un boîtier dans lequel une matière imprimée par sérigraphie est transportée au-dessous d'une source lumineuse linéaire émettant à la fois les rayons ultraviolets et infrarouges. Un réflecteur entoure partiellement la source lumineuse et renvoie les rayons ultraviolets et infrarouges vers le transporteur, et un conduit transparent dans lequel circule un liquide de refroidissement est disposé entre la source lumineuse et le transporteur. La quantité de radiations traversant le liquide de refroidissement est réglée dans une plage donnant un durcissement efficace. L'expérience indique
<EMI ID=1.1>
est un facteur primordial pour l'obtention d'une pénétration suffisant au durcissement de l'encre. En outre, il est essentiel que certaines radiations non filtrées parviennent sur la feuille, ce phénomène indiquant que certains rayons infrarouges sont nécessaires à un durcissement convenable de l'encre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement une lampe à vapeurs de mercure, derrière laquelle est disposé un réflecteur et disposée à une première distance d'une feuille imprimée passant dans la zone d'irradiation ;
- la figure 2 représente l'arrangement de la figure 1, avec de l'eau qui circule dans un conduit transparent placé au-dessous du point de focalisation des rayons afin que la chaleur représentée par les ondes infrarouges soit absorbée !
- la figure 3 représente l'arrangement de la figure 2 dans lequel le conduit est aligné sur le point de focalisation ;
- la figure 4 représente l'arrangement de la figure 2 dans lequel le conduit se trouve au-dessus du point de focalisation ;
- la figure 5 est un schéma d'un arrangement connu ;
- la figure 6 est une perspective d'un appareil selon l'invention ;
- la figure 7 est une coupe schématique de l'appareil de la figure 6 ;
- la figure 8 est une vue schématique en plan de l'appareil de la figure 7, suivant les flèches 8, représentant le banc d'aspiration et le radiateur ;
- la figure 9 est un schéma du système de refroidissement par eau faisant partie du radiateur ; et
- la figure 10 est une vue schématique de bout représentant divers éléments de l'appareil de la figure 6.
Sur les figures 1 à 5, la référence 13 désigne des rayons réfléchis non filtrés, la référence 14 des rayons directs non filtrés, la référence 15 des rayons directs filtrés
et la référence 16 des rayons réfléchis filtrés.
La figure 1 représente une lampe 10 à vapeurs de mercure et un réflecteur 11, placé dans un bottier 12, les rayons étant focalisés à une distance de 103 mm du centre de la lampe 10 et de 76,2 mm du réflecteur 11. Les rayons réfléchis 13 et directs i4 ont un trajet ininterrompu jusqu'à la surface imprimée de la matière 20, représenté à une distance
de 130 mm du centre de la lampe et de 204 mm de la base du réflecteur.
Les durcissements obtenus juste après exposition à
une lampe de durcissement sont indiqués dans la suite, dans
le cas de l'impression par sérigraphie d'un revêtement photodurcissable blanc (d'environ 25 microns d'épaisseur) placé
sur une matière revêtue en surface, à l'aide d'une toile de "Nylon" n[deg.] 200S-GT revêtue d'une émulsion photographique directe:
<EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
La figure 2 représente la même configuration que la <EMI ID=4.1> de quartz, de "Vycor", de "Pyrex", etc.) est placé de manière que son centre se trouve à 166 mm du centre de la lampe et à
140 mm du réflecteur 11. Ce tube a un liquide de filtrage infrarouge qui circule à l'intérieur (par exemple de l'eau). Le centre de la lampe 10, le point 21 de focalisation des rayons réfléchis et le centre du tube sont alignés suivant une droite perpendiculaire à la surface de la matière 20.
La répétition de l'essai donne les résultats suivants :
<EMI ID=5.1>
La figure 3 représente la même configuration que la figure 2 mais le tube 17 se trouve à une nouvelle position telle que le centre du tube et celui de la lampe sont séparés par 90 mm, la distance séparant le centre du tube de la base du récepteur étant de 63,5 mm. La répétition de l'essai précité donne les résultats suivants :
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
La figure 4 représente la même configuration que la figure 3, mais le tube 17 se trouve à une nouvelle position, telle que les centres du tube et de la lampe sont à 65 mm et le centre du tube et la base du réflecteur sont séparés par
38,2 mm.
La répétition de l'essai donne les résultats suivants :
<EMI ID=8.1>
La figure 5 représente une lampe 10 à vapeurs de mercure ayant un réflecteur 11 et deux tubes 19 de quartz placés au-dessous de la lampe dans le réflecteur, de l'eau de refroidissement circulant dans les tubes 19 qui ferment complètement le côté du réflecteur tourné vers la matière imprimée. Il n'y a pas d'adhérence bien que la matière imprimée soit fixe sous la lampe.
<EMI ID=9.1>
Les essais réalisés à diverses hauteurs, pour une encre donnée sont alors entrepris et donnent les résultats suivants :
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
Les résultats qui précèdent montrent clairement que, lorsque les rayons directs non filtrés diminuent (par élévation du tube 17), la température de la matière diminue et les propriétés de durcissement des radiations (intensité) diminuent.
Les résultats montrent qu'un certain filtrage est nécessaire à la suppression de la surchauffe qui provoque un retrait de la matière, des ondulations à la surface de l'encre et souvent une inflammation lorsque la matière ne se déplace pas de façon continue dans la zone de séchage (durcissement). En outre, plus le réflecteur de la lampe et le tube contenant le liquide de refroidissement sont proches de la matière et plus la composante formée par les rayons directs non filtrés est intense, le durcissement étant accru mais posant alors des problèmes de surchauffe.
Les expériences indiquent donc les principales caractéristiques de l'invention qui sont les suivantes :
(1) Une partie de l'énergie de la source lumineuse mais non la totalité doit être filtrée afin que la chaleur soit réduite.
(2) La quantité d'énergie directe non filtrée donnant un durcissement satisfaisant de l'encre (adhérence et collage) à des températures et des vitesses acceptables, est comprise entre 50 et 95 %, et
(3) Le centre de la lampe et celui du tube de circulation de liquide de refroidissement sont de préférence séparés par 52 à 180 mm, et la surface du support imprimé
est avantageusement à une distance de 100 à 240 mm du centre de la lampe, pour une source de lumière ultraviolette fournissant 80 W/cm linéaire.
L'invention concerne essentiellement un procédé et
<EMI ID=13.1>
photodurcissable, celle-ci étant imprimée sur une feuille de matière,et il comprend le transport de la feuille de matière imprimée portant l'encre photodurcissable, dans une zone de développement placée au-dessous d'une source linéaire de lumière ultraviolette, l'axe de la source faisant un angle avec la direction de déplacement du transporteur, un réflecteur étant disposé derrière la source linéaire afin que les rayons ultraviolets directs et réfléchis soient dirigés vers la feuille, un filtre transparent formant un radiateur et destiné à absorber les rayons infrarouges étant placé entre la feuille et la source de lumière ultraviolette afin qu'il filtre 5 à 50 % des rayons directs de la source ultraviolette.
L'appareil selon l'invention comprend un boîtier, un transporteur d'une feuille de matière, dans le boîtier, un dispositif d'aspiration de la feuille au contact du transpor-
<EMI ID=14.1>
linéaire de lumière ultraviolette placée au-dessus du transporteur dans le boîtier, l'axe de la source faisant un angle avec la direction de déplacement du transporteur, un réflecteur des rayons ultraviolets de la source vers le transporteur, et un filtre formant radiateur, retenant les rayons infrarouges et placé au-dessus du transporteur et au-dessous de
la source ultraviolette afin que 5 à 50 % des rayons directs de la source ultraviolette qui frapperaient normalement le transporteur dans le boîtier traversent le filtre.
L'appareil représenté sur les figures 6 à 10 comprend un boîtier 21 dans lequel est disposé un transporteur sans fin
22 ; des ouvertures 23 en forme de fentes, disposées entre le transporteur 22 et des panneaux 24 de protection du boîtier, permettent l'entrée et la sortie d'une feuille imprimée.
Un banc 25 d'aspiration est placé dans le boîtier
21 juste au-dessous du transporteur 22 et maintient la feuille contre le transporteur lorsqu'elle se trouve dans la zone
<EMI ID=15.1>
décrite dans la suite. Le banc d'aspiration maintient une feuille de façon stable lorsqu'elle est irradiée par la lumière ultraviolette. Le flottement et le battement de la feuille qui peuvent avoir lieu lors du déplacement de l'air de refroidissement dans le boîtier, sont ainsi évités. Le bar�d 25 est de type classique et comporte un corps creux 26 ayant plusieurs fentes transversales 27 d'aspiration. Le corps
26 est relié par des conduits, délimités par une cloison 28,
à une pompe 29 d'aspiration.
Un filtre transparent formant radiateur, destiné à filtrer les rayons infrarouges, est placé au-dessus du transporteur et a la forme d'un serpentin 30' de refroidissement
<EMI ID=16.1>
reliées par un raccord 32 en U. L'eau de refroidissement est conservée dans un réservoir 33 ayant un dispositif associé
34 de refroidissement par échange thermique. L'eau est pompée par une pompe 35 dans une branche 31. Le serpentin 30' est évacué par un collecteur 39 comprenant deux déversoirs 40
(une extrémité d'entrée d'un tube d'alimentation revient au réservoir) au-dessus de l'autre extrémité 38 de la branche 31 afin que l'évacuation ne puisse être telle que le serpentin n'est plus rempli, et une sortie 0 assure aussi l'évacuation d'air.
L'autre élément principal de l'appareil est la source de chaleur qui comprend deux lampes 41 à vapeurs de mercure portées par un châssis 42 afin qu'elles se trouvent juste audessus des branches 31 du serpentin, parallèlement à cellesci et à une hauteur prédéterminée au-dessus. Un ensemble réflecteur 43 est associé à chaque lampe 41. Chaque ensemble
41 comprend un réflecteur semi-circulaire 44 qui renvoie sur le transporteur les rayons qui ne lui parviendraient pas normalement. Un capot arrière 45 est disposé autour du réfleoteur et permet une circulation d'air de refroidissement entre lui-même et l'arrière du réflecteur 44. L'air est aspiré par les deux extrémités du capot 45 à l'aide d'une tuyauterie centrale 46 d'évacuation reliée à un ventilateur 30 d'aspiration.
L'air, en suivant le trajet indiqué, circule alors qu'il est le plus froid au-dessus des extrémités de connexion des tubes à l'alimentation, c'est-à-dire au-dessus des zones les plus chaudes.
Le boîtier est dans une condition légèrement déséquilibrée, c'est-à-dire que l'air est en légère dépression et est aspiré à l'intérieur par un ventilateur 47, par l'intermédiaire d'un filtre 48, et est évacué par le ventilateur 30 après refroidissement des tubes, l'air étant aussi évacué par le ventilateur 29 après passage dans le banc 25 formant table d'aspiration. L'équilibre entre l'air entrant et l'air sortant est obtenu à l'aide de la cloison 28 du conduit rejoignant le ventilateur 29. Lors du fonctionnement des tubes, il se forme constamment de l'ozone qui est évacué par les ventilateurs 29 et 30.
Les distances séparant le centre de la lampe 41 du réflecteur, la lampe du serpentin et le serpentin de la feuille sont prédéterminées en fonction des considérations théoriques indiquées précédemment.
Plusieurs caractéristiques particulières peuvent être aussi incorporées à l'appareil. Les capots 24 ont des flasques
48 qui ont une finition noire mate permettant le piégeage de la lumière, les faces internes 50 des capots 24 étant réfléchissantes, l'angle des capots étant tel qu'ils collectent au maximum les rayons dispersés et les renvoient vers le transporteur. La situation idéale correspond à la formation par
le boîtier d'un piège à lumière pratiquement complet, ne permettant pratiquement aucune sortie de lumière ultraviolette.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif et au procédé qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Procédé de séchage d'une encre photodurcissable imprimée sur une feuille, ledit procédé étant caractérisé en
ce qu'il comprend le transport de la feuille dans une zone de développement délimitée au-dessous d'une source linéaire de lumière ultraviolette, l'axe de la source faisantun angle
avec la direction de transport, un réflecteur
étant placé derrière la source linéaire afin que les rayons ultraviolets directs et réfléchis soient dirigés vers la feuille, un filtre transparent, formant radiateur et filtrant les rayons infrarouges étant placé entre la feuille et la source de lumière ultraviolette afin qu'il filtre 5 à 50 %
de la totalité des rayons directs provenant de la source.
2. Appareil de séchage d'une encre photodurcissable imprimée sur une feuille, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier, un transporteur de feuille, dans le boîtier, un dispositif d'aspiration placé dans le boîtier et destiné à maintenir la feuille au contact du transporteur lorsque la feuille traversele boîtier, une source de lumière ultraviolette placée au-dessus du transporteur dans le boîtier, l'axe de la source faisant un angle avec la direction de déplacement du transporteur, un réflecteur destiné à renvoyer les rayons ultraviolets de la source lumineuse vers le transporteur, et un filtre des rayons infrarouges,
formant radiateur et placé au-dessus du transporteur et au-dessous de la source de lumière ultraviolette afin que 5 à 50 % des rayons directs de la source de lumière ultraviolette qui parviendraient normalement sur le transporteur à l'intérieur du boîtier traversent le filtre formant radiateur.