FR2631584A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR SCREEN PRINTING FOR METAL COMPONENTS OF HEAT SENSITIVE OBJECTS - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention-concerne un nouveau procédé d'impression sérigraphique permettant d'accroitre le champ d'application de la sérigraphie et notamment d'imprimer des matériaux non poreux, par exemple un métal, dans les conditions les plus contraignantes dtune liaison définitive de ce matériau non poreux avec un ou plusieurs matériaux fragiles et sensibles à la chaleur. The present invention relates to a new screen printing process making it possible to increase the field of application of screen printing and in particular to print non-porous materials, for example a metal, under the most restrictive conditions of a definitive connection of this non-porous material with one or more fragile and heat sensitive materials.
La sérigraphie est un procédé très connu consistant à faire transiter l'encre au travers d'un écran de soie tendu sur un cadre, dont la trame est colmatée à la cire sur toutes les parties ne devant pas être imprimées. Screen printing is a very well-known process consisting in passing the ink through a silk screen stretched over a frame, the frame of which is sealed with wax on all the parts which should not be printed.
La très grande précision, la qualité dtimpression, et la souplesse de la sérigraphie, sont des avantages suffisants pour expliquer la large utilisation actuelle de cette technique d'impression, mais ces avantages ne doivent pas en faire oublier certains inconvénients:
- Cadences très lentes et peu concurrentielles sans séchage d'appoint. Les matériaux non poreux, par exemple le métal, n'absorbant pas l'encre, il faut s'abstenir de manipuler et empiler les objets imprimés pendant tout le temps que dure le séchage de l'encre, pour éviter les bavures inévitables.The very high precision, the quality of printing, and the flexibility of screen printing, are sufficient advantages to explain the wide current use of this printing technique, but these advantages should not make us forget certain disadvantages:
- Very slow and uncompetitive rates without additional drying. Since non-porous materials, for example metal, do not absorb ink, you must refrain from handling and stacking printed objects during the entire time that the ink dries, to avoid inevitable smearing.
- Cadences très fortes et très concurrentielles avec séchage d'appoint aux Ultra-Violets, mais inadaptation à certains supports, dont les supports métalliques, et particulièrement l'acier inoxydable poli. - Very strong and very competitive rates with extra drying with Ultra-Violet, but unsuitable for certain supports, including metallic supports, and particularly polished stainless steel.
- Cadences très fortes et très concurrentielles avec séchage d'appoint à l'air chaud, mais inadaptation à certains supports, dont les supports mixtes résistant différemment à la chaleur. La temps rature de destruction est atteinte pour les colles, matériaux plastiques et autres matériaux sensibles à la chaleur, avant que l'encre n 'ait atteint un séchage suffisant pour adhérer au métal. - Very strong and very competitive rates with extra drying with hot air, but unsuitable for certain supports, including mixed supports resistant to heat differently. The erasure time of destruction is reached for glues, plastic materials and other materials sensitive to heat, before the ink has reached sufficient drying to adhere to the metal.
- Séparation de ltopération de sérigraphie des autres opérations de transfert, manipulation, et emballage. L'impossibilité de saisir un objet sérigraphié sans risque de bavure avant séchage complet a imposé jusqu'à ce jour de ne pas mener simultanément à l'opération de séchage les opérations de transfert, manipulation et emballage. - Separation of the screen printing operation from other transfer, handling and packaging operations. The impossibility of grasping a screen-printed object without risk of smudging before complete drying has hitherto imposed not to simultaneously carry out the drying operations transfer, handling and packaging operations.
Le procédé, objet de la présente invention, entend corriger les inconvénients précités et élargir le champ d'application de la sérigraphie en conservant ses avantages indéniables de précision et qualité d'impression. The method, object of the present invention, intends to correct the aforementioned drawbacks and to widen the field of application of screen printing while retaining its undeniable advantages of precision and print quality.
Le procédé contrôle mieux le choix et la quantité d'encre pour en permettre un durcissement non pas total mais partiel, insuffisant pour un transfert manuel ou une manipulation manuelle, mais suffisant pour un transfert mécanique ou une manipulation mécanique. The process better controls the choice and the quantity of ink to allow not total but partial hardening, insufficient for manual transfer or manual manipulation, but sufficient for mechanical transfer or mechanical manipulation.
Le procédé adapte les flux de température aux conditions limites exigées par les matériaux les plus sensibles à la chaleur, en faisant varier les vitesses de défilement et durées de séchage selon le niveau de température critique imposé. The process adapts the temperature fluxes to the limit conditions required by the materials most sensitive to heat, by varying the running speeds and drying times according to the critical temperature level imposed.
Le procédé intègre les phases de transfert et/ou manipulation
phase mécaniques et d'emballage, ave les phases de séchage-refroidissement pour diminuer les temps de parcours par utilisation des temps masqués, pour diminuer les coûtes et encombrements des équipements, pour diminuer les risques de pollution, de bavures et d'éraflures des objets sérigraphiés, et pour augmenter la fiabilité et la compétitivité du nouveau mode d'impression sérigraphique.The process integrates the transfer and / or handling phases
mechanical and packaging phases, with drying-cooling phases to reduce travel times by using masked times, to reduce equipment costs and dimensions, to reduce the risk of pollution, burrs and scuffing of objects and to increase the reliability and competitiveness of the new screen printing mode.
Le procédé d'impression sérigraphique pour composants métalliques d'objets sensibles à la chaleur, objet de la présente invention est caractérisé par la succession des six phases suivantes:
1) Présentation de l'objet composite sensible à la chaleur et ayant une partie métallique à imprimer sous un écran de soie caractérisé par son matériau et sa trame, apte à ne se laisser traverser que par une très faible quantité d'encre capable d'adhérer rapidement au métal à la température limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur.The screen printing process for metal components of heat-sensitive objects, object of the present invention is characterized by the succession of the following six phases:
1) Presentation of the composite object sensitive to heat and having a metallic part to be printed under a silk screen characterized by its material and its weft, capable of being let through only by a very small quantity of ink capable of quickly adhere to metal at the limit temperature tolerable by the material most sensitive to heat.
2) Dépôt de l'encre sur l'objet, caractérisé par l'aptitude de l'encre à traverser l'écran précité et sécher rapidement sur la partie métallique tout en respectant l'intégrité de l'objet et due l'écran. 2) Depositing the ink on the object, characterized by the ability of the ink to pass through the aforementioned screen and quickly dry on the metal part while respecting the integrity of the object and the screen.
3) Première phase de séchage d'appoint caractérisée par la confrontation de l'objet fratchement encré, d'une part avec un front de température égal à la température limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur et, d'autre part, avec une ventilation forcée ou autre traitement apte à faciliter l'évaporation réglementaire des solvants inclus dans l'encre. 3) First additional drying phase characterized by the confrontation of the deeply inked object, on the one hand with a temperature front equal to the limit temperature tolerable by the material most sensitive to heat and, on the other hand , with forced ventilation or other treatment capable of facilitating the regulatory evaporation of the solvents included in the ink.
4) Seconde phase de séchage d'appoint, caractérisée par le maintien, d'une part de la température au niveau limite supportable par le matériau le plus sensible à la chaleur pendant une durée variable de 2 à 5 minutes ets d'autre part, de la ventilation ou autre moyen d'évaporation des solvants précités. 4) Second additional drying phase, characterized by maintaining, on the one hand, the temperature at the limit level tolerable by the material most sensitive to heat for a variable duration of 2 to 5 minutes and on the other hand, ventilation or other means of evaporating the aforementioned solvents.
5) Troisième phase de séchage d'appoint, caractérisée par la diminution régulière et progressive de la température, avec ou sans apport de froid, jusqu'à une température de 150 à 250 C permettant la manipulation et l'emballage, et caractérisée par le temps variable du parcours précité évoluant selon un rapport proportionnel entre la vitesse de défilement et la longueur du parcours de l'objet soumis aux conditions de séchage précitées. 5) Third additional drying phase, characterized by the regular and gradual decrease in temperature, with or without the addition of cold, to a temperature of 150 to 250 ° C. allowing handling and packaging, and characterized by variable time of the aforementioned course evolving according to a proportional ratio between the speed of movement and the length of the course of the object subjected to the above-mentioned drying conditions.
6) Quatrième phase de séchage d'appoint, caractérisée par la poursuite du séchage et de l'abaissement de la température pendant les opérations de transfert et emballage. 6) Fourth additional drying phase, characterized by continued drying and lowering of the temperature during the transfer and packaging operations.
La phase 1 de présentation de l'objet peut se faire sur un équipement séparé ou intégré aux autres équipements utilisés pendant les autres phases, la présentation de l'objet à imprimer pouvant être manuelle ou automatisée, à l'unité ou en groupe, située de préférence mais non nécessairement à l'entrée de la machine à encrer, et pouvant se faire dans n'importe quelle position permettant l'encrage. Phase 1 of presentation of the object can be done on separate equipment or integrated with other equipment used during the other phases, the presentation of the object to be printed can be manual or automated, individually or in groups, located preferably but not necessarily at the entrance to the inking machine, and which can be done in any position allowing inking.
La phase 2 d'encrage de l'objet peut se faire avec toutes les encres dont les quantités déposées au travers de l'écran requis permettent le séchage respectant l'intégrité de l'objet et de l'écran. Phase 2 of inking the object can be done with all the inks whose quantities deposited through the required screen allow drying respecting the integrity of the object and the screen.
A titre d'exemple non restrictif, l'encre déposée au travers dtun écran calandré ayant 160 à 165 fils au pouce, a une fluidité suffisante pour que la quantité déposée sur la partie métallique puisse sécher avec une durée inférieure ou égale à 2 ou 3 minutes et avec une température inférieure ou égale à 800 C. By way of nonlimiting example, the ink deposited through a calendered screen having 160 to 165 threads per inch, has sufficient fluidity so that the quantity deposited on the metal part can dry with a duration less than or equal to 2 or 3 minutes and with a temperature less than or equal to 800 C.
la phase 3 de premier séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant l'évaporation des solvants, la montée en température de l'atmosphère dans laquelle est plongé l'objet tout nouvellement encré, et le réglage de la température au niveau maximal admissible par le matériau le plus sensible à la chaleur. phase 3 of the first additional drying can be done by any isolated or combined means allowing the evaporation of the solvents, the rise in temperature of the atmosphere in which the newly inked object is immersed, and the temperature adjustment at the maximum level permitted by the material most sensitive to heat.
Les moyens précités comprennent aussi bien les produits chimiques constitutifs de l'encre (solvants volatils, etc...) ou de l'atmos phère (gaz variés, vide, etc...), que les équipements (générateurs UV, IR, air chaud, etc...) aptes à élever et moduler au niveau requis la température de l'atmosphère précitée et/ou faciliter la polymérisation de l'encre déposée en phase 2. A titre d'exemple non restrictif, l'objet encré en phase 2, dès son entrée dans une étuve ventilée, est confronté à un air chauffé au niveau maximal de température admissible de 420 C pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques.The aforementioned means include both the chemicals constituting the ink (volatile solvents, etc.) or the atmospheric sphere (various gases, vacuum, etc.), as well as the equipment (UV, IR generators, hot air, etc.) capable of raising and modulating the temperature of the aforementioned atmosphere to the required level and / or facilitating the polymerization of the ink deposited in phase 2. As a non-restrictive example, the object inked in phase 2, upon entering a ventilated oven, is confronted with air heated to the maximum permissible temperature level of 420 C for the screen printing of cassettes loaded with magnetic tapes.
La phase 4 de second séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de l'évaporation des solvants, le maintien du niveau de température de la phase 3, et la poursuite du travail de polymérisation de l'encre déposée en phase 2. A tertre non restrictif, les moyens mis en oeuvre en phase 3 sont réutilisés, et les conditions de séchage de la phase 3 sont maintenues pendant 2 à 5 minutes, pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. Phase 4 of the second additional drying can be done by any isolated or combined means allowing the continued evaporation of the solvents, maintaining the temperature level of phase 3, and continuing the work of polymerization of the ink. deposited in phase 2. In a non-restrictive mound, the means used in phase 3 are reused, and the drying conditions of phase 3 are maintained for 2 to 5 minutes, for the screen printing of cassettes loaded with magnetic tapes.
La phase 5 de troisième séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de l'évaporation des solvants, la poursuite de la polymérisation de l'encre déposée en phase 2, puis la diminution régulière et progressive de la température limite des phases 3 et 4, avec ou sans apport de froid, jusqu'à un niveau de dureté de l'encre autorisant le transfert et l'emballage des objets sérigraphiés.Tous moyens isolés ou conjugués sont utilisés pour asservir la vitesse de défilement à la longueur de parcours de l'objet encré en phase 2. Tous- moyens isolés ou conjugués sont utilisés pour aménager les parcours de défilement de l'objet pendant les phases 3, 4, et 5, tant en largeur que longueur et hauteur, sur des plans simples ou multiples, horizontaux ou in clinés, droits ou courbes, à surface pleine, perforée ou ajourée, avec sustentation par coussin d'air, avancement par glissement direct ou indirect, par rouleaux, bandes, tapis, chaînes, crochets, etc...A tître non restrictif, les moyens mis en oeuvre en phases 3 et 4 sont réutilisés, et la tKmpérature abaissée jusqu'à 150-250 C pour l'impression sérigraphique de cassettes chargées de bandes magnétiques. Phase 5 of the third additional drying can be done by any isolated or combined means allowing the further evaporation of the solvents, the further polymerization of the ink deposited in phase 2, then the regular and gradual reduction in the temperature limit of phases 3 and 4, with or without cold supply, up to a level of ink hardness allowing the transfer and packaging of screen-printed objects. All isolated or combined means are used to control the speed of movement the length of travel of the inked object in phase 2. All isolated or combined means are used to arrange the travel paths of the object during phases 3, 4, and 5, in terms of width, length and height, on single or multiple planes, horizontal or clinched, straight or curved, with a solid, perforated or perforated surface, with air cushion lift, direct or indirect sliding advance, by rollers, bands, belts, chains, hooks, etc ... At non-restrictive title, the means implemented in phases 3 and 4 are reused, and the temperature lowered to 150-250 C for the screen printing of cassettes loaded with magnetic tapes.
La phase 6 de quatrième séchage d'appoint peut se faire par tous moyens isolés ou conjugués permettant la poursuite de la polyméri sation de l'encre déposée en phase 2 et ttabaissement de température de la phase 5, pendant le transfert et l'emballage des objets tout nouvellement sérigraphiés. La phase 6 permet de réduire le temps de parcours des phases 1 à 5 et l'apport de froid éventuel de la phase 5, sans diminuer les temps de parcours requis, par réduction du parcours global ou augmentation de la vitesse de défilement. La phase 6 permet de cumuler les avantages précités avec les avantages d'un transfert et d'un emballage totalement mécanisés, moins exigeants quant au niveau de dureté et de refroidissement de l'encre que les transfertset emballages manuels.La phase 6, grandement souhaitable pour des raisons de coût, d'encombrements de matériels, et de compétitivité, peut être éventuellement dissociée des autres phases 3 à 5 en les pénalisant. Phase 6 of the fourth additional drying can be done by any isolated or combined means allowing the polymerization of the ink deposited in phase 2 to continue and temperature reduction in phase 5, during the transfer and packaging of the newly screen printed objects. Phase 6 makes it possible to reduce the journey time from phases 1 to 5 and the possible supply of cold from phase 5, without reducing the required journey times, by reducing the overall journey or increasing the running speed. Phase 6 allows to combine the above advantages with the advantages of a fully mechanized transfer and packaging, less demanding as regards the level of hardness and cooling of the ink than manual transfers and packaging. Phase 6, highly desirable for reasons of cost, bulk of equipment, and competitiveness, can possibly be dissociated from the other phases 3 to 5 by penalizing them.
L'impression séFigraphique de mécanismes de fermeture métalliques de cassettes plastiques remplies de bandes magnétiques vierges permet, à titre d'exemple non restrictif, de mieux comprendre les conditions d'application du procédé. The screen printing of metal closing mechanisms of plastic cassettes filled with blank magnetic tapes allows, by way of non-restrictive example, to better understand the conditions of application of the process.
Les bandes magnétiques ne pouvant supporter une chaleur supérieure à 420 C, il est décidé de définir les temps de séchage par rapport à une longueur de parcours déterminée en modulant la vitesse de défilement d'une cassette sérigraphiée. Since the magnetic tapes cannot withstand heat above 420 ° C., it is decided to define the drying times in relation to a determined length of journey by modulating the speed of movement of a screen-printed cassette.
En phase 1, plusieurs cassettes sont stockées dans un mécanisme chargé de les présenter à l'unité ou par groupe(s) sous un écran de sérigraphie porteur du message sélectionné. In phase 1, several cassettes are stored in a mechanism responsible for presenting them individually or by group (s) under a screen printing screen carrying the selected message.
En phase 2, la mise en contact de la cassette avec l'écran ayant une trame calandrée de 160 à 165 fils au pouce, permet de déposer une encre ayant une aptitude à adhérer au métal et une fluidité suffisante pour que la quantité déposée sur la partie métallique paisse sécher comme requis, pendant les phases 3 à 6. In phase 2, bringing the cassette into contact with the screen having a calendered screen of 160 to 165 threads per inch, makes it possible to deposit an ink having an ability to adhere to the metal and a fluidity sufficient for the quantity deposited on the thick metal part to dry as required, during phases 3 to 6.
En phase 3, la cassette rentre dans une étuve ventilée dont l'air chaud est maintenu à 420 G, température limite supportable par la bande magnétique. L'air chaud en mouvement accélère l'évaporation des solvants et amorce la polymérisation de l'encre. In phase 3, the cassette enters a ventilated oven whose hot air is maintained at 420 G, the limit temperature that can be supported by the magnetic strip. The hot moving air accelerates the evaporation of the solvents and initiates the polymerization of the ink.
En phase 4, la cassette poursuit son avance dans l'étuve en étant maintenue à la température limite de 42 C pendant 2 à 5 minutes. In phase 4, the cassette continues to advance in the oven while being kept at the limit temperature of 42 ° C. for 2 to 5 minutes.
En phase 5, la cassette poursuit son avance dans l'étuve en se rapprochant de la sortie de cette étuve et en s'éloignant de la source de chaleur de façon à ce que la température diminue régulièrement jusqu'à la température ambiante rêgnant hors de l'étuve, par exemple 180 C, le parcours de refroidissement se pratiquant avec une vitesse de défilement suffisante pour être achevé en 6 à 15 minutes, sans apport de froid. In phase 5, the cassette continues its advance in the oven by approaching the outlet of this oven and moving away from the heat source so that the temperature decreases regularly to the ambient temperature prevailing outside of the oven, for example 180 ° C., the cooling course taking place with a running speed sufficient to be completed in 6 to 15 minutes, without adding cold.
En phase 6, la cassette poursuit son avance hors de l'étuve, vers le poste d'emballage. Le transfert et la mise en boite sont mécanisés, sans aucune opération manuelle. Les deux opérations se déroulent directement à la température ambiante précitée de 180 C, sans apport de froid, alors que ceci deviendrait indispensable pour une température ambiante supérieure à 250 C qui gênerait le séchage en empêchant l'encre d'acquérir une dureté suffisante pour supporter les contraintes mécaniques du transfert et de la mise en boite. Le séchage et le refroidissement se poursuivent alors dans l'emballage, sans aucune contrainte de temps et d'immobilisation des équipements de sérigraphie. In phase 6, the cassette continues its advance out of the oven, towards the packing station. Transfer and boxing are mechanized, without any manual operation. The two operations take place directly at the abovementioned ambient temperature of 180 ° C., without bringing in cold, whereas this would become essential for an ambient temperature above 250 ° C. which would interfere with drying by preventing the ink from acquiring a hardness sufficient to support mechanical constraints of transfer and canning. The drying and cooling then continue in the packaging, without any time constraint and immobilization of the screen printing equipment.
Le nouveau procédé d'impression sérigraphique concerne tous les objets dont l'un des matériaux est métallique et l'un des autres matériaux supporte mal la chaleur. La décoration et la personnalisation publicitaire ou non d'objets entièrement montés et achevés doivent particulièrement bénéficier des avantages du nouveau procédé et des équipements y référant. The new screen printing process concerns all objects in which one of the materials is metallic and one of the other materials does not withstand heat well. The decoration and the advertising personalization or not of fully assembled and completed objects must in particular benefit from the advantages of the new process and the related equipment.
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