FR2998213A1 - Procede d'impression d'adhesif intercalaire pour vitrage feuillete ou equivalent - Google Patents

Abstract

L'invention a trait à un procédé d'impression de matériau polymère adhésif intercalaire d'un vitrage feuilleté, caractérisé en ce qu'au moins une surface en relief, appelée cliché, en matériau polymère ou photopolymère ou équivalent et encrée, ou au moins une surface gravée métallique ou équivalent et encrée, est mise en contact avec ledit matériau polymère adhésif intercalaire.

Description

PROCEDE D'IMPRESSION D'ADHESIF INTERCALAIRE POUR VITRAGE FEUILLETE OU EQUIVALENT L'invention est relative au domaine des vitrages feuilletés, communément constitués - de deux feuilles de verre collées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un intercalaire plastique, tel qu'une feuille de polyvinylbutyral, ou copolymère éthylène - acétate de vinyle...., ou - d'une feuille de verre et d'une feuille de polycarbonate collées l'une à l'autre par une feuille intercalaire de polyuréthane, ou - d'une simple feuille de verre minéral ou de polycarbonate à laquelle est collée une feuille de polyuréthane... Dans la suite de la demande, on désignera par « matériau polymère-adhésif intercalaire (de vitrage feuilleté) » de telles feuille de polyvinylbutyral ou copolymère éthylène-acétate de vinyle reliant deux feuilles, ou feuille de polyuréthane reliant une feuille de verre et une feuille de polycarbonate, ou même par extension, feuille de polyuréthane simplement reliée à une feuille de verre ou de polycarbonate, bien qu'il ne s'agisse pas alors d'un intercalaire. Cette liste n'est cependant pas limitative. Les vitrages feuilletés, tels qu'utilisés comme pare-brise de véhicule automobile, ou équivalent, comportent de nombreuses fonctionnalités : couche réfléchissant le rayonnement solaire, permettant d'abaisser la température du tableau de bord et la température ambiante dans l'habitacle, support de rétroviseur intérieur, bus-bars d'amenée de courant électrique notamment pour une couche ITO ou un réseau de fils chauffants, bande supérieure filtrant le rayonnement solaire, à coloration éventuellement dégradée, détecteur de pluie ... Les vitrages feuilletés sont ainsi imprimés à diverses fins : bord du vitrage opacifié sur toute sa périphérie pour protéger la colle sous-jacente du rayonnement UV et cacher des éléments de carrosserie ou joints de la vue d'un observateur à l'extérieur du véhicule, inscriptions relatives au fabricant, à diverses normes, à la traçabilité du produit, surface opacifiée pour cacher l'embase du rétroviseur intérieur de la vue d'un observateur à l'extérieur du véhicule. Il est habituel de réaliser de telles impressions sur feuilles de verre plat, c'est-à-dire le cas échéant avant des opérations de bombage (la difficulté d'imprimer sur des surfaces bombées est en effet bien supérieure). Un procédé préféré est la sérigraphie de l'émail : il est apte à procurer les qualités optiques requises : bonnes couvrance, opacité et résolution, et il est aisément industrialisable.

La sérigraphie sur feuilles de verre plat n'est pas sans inconvénient. Dans un feuilleté, l'émail est sérigraphié en face intérieure de la feuille de verre destinée à la position extérieure, c'est-à-dire en contact avec l'atmosphère, appelée face 2, et/ou en face extérieure de la feuille de verre destinée à la position intérieure, appelée face 4, qui est en contact avec l'atmosphère intérieure, notamment de l'habitacle d'un véhicule de transport. Les inconvénients de l'émaillage en face 2, intérieure dans la structure du feuilleté assemblé, peuvent être décrits de la manière suivante. Les feuilles de verre lors de leur bombage, deux par deux, entrent en contact physique les unes avec les autres malgré la présence d'intercalaire poudreux, ou avec des éléments mécaniques des installations de bombage. Ce contact physique nécessite l'emploi préalable d'un four supplémentaire pour la pré-cuisson de la composition d'impression, afin d'éviter que les surfaces imprimées insuffisamment durcies et séchées ne soient affectées : collage des deux feuilles de verre, malgré la séparation due à l'intercalaire poudreux, création de défauts à la surface de l'émail non durcie, par exemple. Cette pré-cuisson est une étape supplémentaire du procédé qui engendre un coût supplémentaire sur ligne de production et qui le complexifie. Dans l'émaillage de la face 4, extérieure dans la structure du feuilleté assemblé, la cuisson de l'émail induit de manière connue la création d'un défaut optique (en allemand : « Brennlinie »). D'autres inconvénients communs à ces émaillages des faces 2 et 4 existent. Tout d'abord il est nécessaire de définir un chauffage parfaitement adapté et différencié pour les zones émaillées d'une part, non émaillées d'autre part, car l'émail n'absorbe pas la même quantité de chaleur que le verre. Le chauffage doit être ainsi modifié pour chaque configuration de vitrage feuilleté, de pare-brise, avec et sans détecteur de pluie, de luminosité... De plus, la densité optique de l'émail noir après la cuisson est de l'ordre de 3. Or des densités optiques légèrement supérieures à cette valeur peuvent être requises, ce qui ne peut être obtenu qu'en augmentant l'épaisseur d'émail déposée ou en modifiant la composition des émaux utilisés couramment. Ces problèmes pourraient être résolus en réalisant une impression sur les feuilles de matériau polymère rentrant dans la composition d'un vitrage feuilleté, telles qu'adhésives intercalaires à l'image des feuilles de polyvinylbutyral, et non plus sur les feuilles de verre.

Bien évidement cette modification de procédé ne doit en aucun cas affecter les spécifications du produit final : respect des normes et spécifications clients, non seulement d'un point de vue résistance mécanique, vieillissement mais également esthétique. Il convient de citer notamment : - une bonne couvrance se traduisant par une faible quantité de « trous d'épingles » (pinholes) n'affectant pas la transparence de manière inacceptable, - une opacité requise correspondant à une densité optique au moins égale à 3, de préférence à 4, telle que mesurée par un densitomètre en transmission X-Rite 341 portable ou équivalent, - une résolution et un aspect d'impression acceptables pour le client, c'est-à- dire similaires à ceux de l'émaillage sur du verre. L'impression sur les feuilles de matériau polymère, en particulier adhésives intercalaires, doit être de plus compatible avec les exigences d'adhésion et de durabilité du vitrage feuilleté, par exemple de tenue aux variations de température ou d'humidité, attestant la qualité du processus de désaérage (évacuation de l'air au sein de la structure feuilletée, à son assemblage). De plus les matériaux polymères adhésifs intercalaires sont à la fois souples, étirables et déchirables dans une certaine mesure, ce qui en rend complexe la mise en oeuvre pour impression. La demande W02012/140362 décrit l'impression de polyvinylbutyral en feuille par sérigraphie. Les inventeurs ont maintenant cherché à optimiser l'impression de polyvinybutyral et équivalent, à en faciliter la mise en oeuvre industrielle.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'impression de matériau polymère adhésif intercalaire d'un vitrage feuilleté, caractérisé en ce qu'au moins une surface en relief, appelée cliché, en matériau polymère ou photopolymère ou équivalent et encrée, ou au moins une surface gravée métallique ou équivalent et encrée, est mise en contact avec ledit matériau polymère adhésif intercalaire.

Ce procédé est réalisable, en dépit de la souplesse du matériau imprimé, et de son étirabilité. Des moyens d'aspiration à travers des trous dans le tapis convoyeur, et de butées simples, par exemple, permettent le maintien du matériau polymère en position centrée voulue pour l'impression. Ce procédé permet le traitement du matériau polymère en continu, en feuille à feuille ou de bobine à bobine, c'est-à-dire par déroulement d'une bobine pour impression, réenroulement de la bobine imprimée. Dans ce cas, l'étirabilité du matériau polymère s'est avérée néanmoins compatible avec un choix de la tension de la bande de celui-ci garant de la qualité et de la reproductibilité de l'impression. Ce procédé permet également l'utilisation de plusieurs groupes d'impression en série, soit pour une même encre en quantités distinctes, soit pour des encres (par exemple couleurs) différentes, soit pour une même surface à imprimer, soit pour des surfaces différentes. Dans le cas où le matériau polymère à imprimer est mis en contact avec au moins une surface en relief, appelée cliché, le procédé est de type flexographie. Le cliché constitue la forme d'impression, consistant généralement en un film polymère ou photopolymère souple (naturel ou de synthèse) et compressible dont les reliefs (en excroissance) représentent le motif d'impression. Le cliché est fréquemment maintenu à la surface d'un support porte cliché par l'intermédiaire d'une mousse adhésive double face ou autres systèmes de fixation. Le motif du cliché est créé grâce à une réticulation partielle du photopolymère, ou par une technique de sublimation laser. Dans le cas où le matériau polymère à imprimer est mis en contact avec au moins une surface gravée métallique ou équivalent, le procédé est de type héliogravure. La forme d'impression est une surface gravée dont les alvéoles (creux) représentent le motif d'impression. La surface gravée est métallique, notamment munie d'un revêtement nickel anti-corrosion, et d'un revêtement chrome résistant à l'abrasion, elle peut être aussi revêtue de matériau céramique ou constituée d'un matériau aux propriétés de résistance, stabilité et durabilité mécaniques et chimiques, rigidité équivalentes à celles d'un métal, par exemple un matériau polymère. La surface gravée est obtenue par procédé mécanique (percussion par un stylet), ou par une technique laser. La qualité optique visée, explicitée ci-dessus, est atteinte. Selon des caractéristiques préférées du procédé selon l'invention : - ladite surface en relief ou ladite surface gravée est de révolution selon un axe parallèle au tapis convoyeur dudit matériau polymère, et perpendiculaire à la direction d'avancement de celui-ci, et en particulier, ladite surface en relief ou ladite surface gravée appartient à un cylindre ou équivalent d'axe parallèle au tapis convoyeur dudit matériau polymère, et perpendiculaire à la direction d'avancement de celui-ci; dans le cas du procédé de flexographie (surface en relief), le support porte cliché est alors par exemple un cylindre porte cliché ; dans le cas du procédé d'héliogravure (surface gravée constituée d'alvéoles en creux), la surface gravée est alors par exemple un cylindre gravé ; - l'impression est effectuée de bobine à bobine, c'est-à-dire avec déroulement d'une bobine de matériau polymère adhésif intercalaire vierge, impression de celle-ci et réenroulement de la bande imprimée ; une tension est appliquée au film de polyvinylbutyral (PVB) ou équivalent pour en assurer un transport régulé et sans à-coup ; il faut maîtriser et minimiser l'étirement du PVB en machine pour assurer la conformité de l'impression ; - l'impression est effectuée en feuille à feuille ; le PVB ou équivalent est manipulé en plaque ; un système adapté pour son transport est un tapis roulant muni de trous par lesquels est appliquée une légère dépression ; le positionnement de la plaque sur le tapis est ainsi assuré sans dégradation de la qualité d'impression ; l'introduction de la plaque dans la machine, ainsi que sa réception peuvent s'effectuer par l'intermédiaire de systèmes ventouses ; - l'impression est effectuée de bobine à feuilles, c'est-à-dire de la même manière que de bobine à bobine, à l'exception que celle-ci est découpée en feuilles après impression ; - plusieurs groupes d'impression montés en série, autour d'un tambour central ou en empilement sont destinés à imprimer une même fraction dudit matériau polymère (correspondant par exemple à un vitrage feuilleté, par exemple un pare-brise de véhicule automobile); les différents groupes d'impression peuvent délivrer des quantités plus ou moins importantes d'une même encre, en vue d'obtenir des propriétés optiques (densité optique, opacité) à des degrés plus ou moins importants ; ils peuvent alors imprimer notamment la même surface, l'opacité obtenue étant alors la résultante de la contribution à l'opacité de chacun des groupes d'impression mis en oeuvre sur cette surface ; différents groupes d'impression peuvent délivrer des encres (par exemple couleurs) différentes à des surfaces différentes d'une même fraction du matériau polymère ; dans un montage en série, les groupes d'impression sont disposés les uns à la suite des autres ; l'intérêt d'une répartition des groupes d'impression autour d'un tambour central est que ce dernier maintient en permanence la bande à imprimer, ce qui en facilite la gestion; dans le cas où les groupes d'impression sont empilés (procédé stack), la bande à imprimer n'est pas continuellement en contact avec des cylindres ; - plusieurs unités d'impression montées en série et constituées chacune d'un ou plusieurs groupes d'impression eux-mêmes montés en série, autour d'un tambour central ou en empilement sont destinées à imprimer des fractions différentes dudit matériau polymère, correspondant chacune par exemple à un intercalaire adhésif de vitrage feuilleté ; - dans le cas du procédé de flexographie, l'encrage de ladite surface en relief, appelée cliché, est effectué par contact avec un cylindre gravé appelé communément anilox, dont les alvéoles ont été préalablement remplies d'encre par l'un au moins des systèmes choisis parmi une chambre à racles, un barboteur, un bac rempli d'encre, une pulvérisation -spray-, ou équivalent; un anilox est un rouleau dont la surface est uniformément recouverte d'alvéoles; il s'agit d'un rouleau acier chromé gravé mécaniquement ou d'un rouleau céramique gravé laser ; la couche céramique (oxyde de chrome) de 200 pm environ est déposée par une torche à plasma et la gravure laser est effectuée avec un laser de puissance CO2 ou YAG ; les caractéristiques des alvéoles (volume théorique, largeur et profondeur des alvéoles...) définissent la quantité d'encre délivrée à ladite surface en relief (cliché, fixé par exemple sur un cylindre porte cliché, ou manchon), puis par celle-ci à la surface imprimée; dans l'application visée par l'invention, en particulier, l'anilox est de volume relativement élevé compris entre 15 et 100, notamment au plus égal à 25, de préférence à 22 CM3.M-2, ou relativement faible au plus égal à 10, notamment compris entre 2 et 6 cm3.M-2 ; - dans le cas du procédé d'héliogravure, l'encrage de ladite surface gravée métallique ou équivalent est effectué par l'un au moins des systèmes choisis parmi une chambre à racles, un barboteur, un bac rempli d'encre, une pulvérisation (spray) ou équivalent ; - l'encre utilisée est à base aqueuse ou solvant ; l'une comme l'autre ont en effet permis d'atteindre les propriétés du produit fini répondant au cahier des charges. L'invention est maintenant illustrée par l'exemple suivant.35 EXEMPLE On imprime par flexographie des plaques de polyvinylbutyral (PVB) en feuille à feuille ou des bandes de polyvinylbutyral en bobine à bobine. L'épaisseur du PVB est comprise entre 750 et 900 pm environ, selon les cas. On utilise une encre aqueuse de composition suivante, en % en masse : Noir de carbone 15-25 Résine synthétique 1-10 Résine polyuréthane (charge 1) 1-10 Résine polyuréthane (charge 2) 1-10 Isopropanol 1-10 Alcool propylique 1-5 Eau 50-60 Le PVB étant un matériau compressible, l'application d'une faible pression entre le cliché et le PVB permet d'obtenir un imprimé de bonne qualité. Cette faible pression est facilement réglée par un technicien spécialisé. Les deux matériaux pouvant se 20 déformer, il y a contact entre l'intégralité des deux surfaces. Dans un premier lot, les feuilles de PVB sont destinées à des pare-brise de véhicules automobiles. On utilise deux groupes d'impression en série, ayant deux anilox différents. Pour le cadre noir du pare-brise, on utilise un anilox de fort volume théorique, 25 au moins égal à 15 cm3.m-2, pour délivrer une quantité d'encre importante et donc obtenir des propriétés optiques (densité optique, opacité) satisfaisantes. Pour les autres impressions du pare-brise telles que logo constructeur, informations de traçabilité, dégradé pare-soleil, sous forme de textes, points, logos, on utilise un anilox de faible volume, au plus égal à 10 cm3.m-2. En effet, si la quantité 30 d'encre apportée est trop importante, le motif imprimé n'est pas conforme (épaisseur des traits trop large par exemple, déformation de la forme du rond). L'application d'une faible pression permet aussi de reproduire le plus fidèlement possible ces éléments. Par ailleurs, pour permettre une impression optimale pour les zones du cadre noir du pare-brise, le même motif est imprimé une nouvelle fois avec ce deuxième 35 groupe d'impression pour améliorer les propriétés optiques. Cependant, pour ces 15 zones, on peut très bien aussi inverser l'ordre des groupes d'impression, imprimer d'abord les éléments fins, puis ensuite l'aplat. Dans un deuxième lot, les feuilles de PVB sont destinées à des pare-brise panoramiques de véhicules automobiles, présentant une bande dégradée nécessitant l'utilisation d'un anilox de faible volume compris entre 2 et 6 cm3.m-2. Le PVB doit être manipulé et imprimé dans une salle blanche conditionnée (classe 10000 selon la norme US Federal Standard 209 ou ISO 7 selon la norme EN 14 644), à des températures comprises entre 12 et 18 °C, avec un taux d'humidité relative inférieur ou égal à 30 %. Pour sécher l'encre, un système d'air pulsé (non ou très faiblement chauffé) est utilisé. Une unité de séchage est placée après chaque groupe d'impression.

On utilise une machine feuille à feuille pour du PVB manipulé en plaque. Cette dernière peut avoir pour dimensions 1850 mm X 1250 mm, ou de cet ordre. Le système de convoyage adapté est un tapis roulant. Une légère dépression (présence de trous sur le tapis) au niveau du tapis assure le positionnement de la plaque sur le tapis et n'engendre pas de dégradation de la qualité d'impression. L'introduction de la plaque dans la machine, ainsi que sa réception, peuvent s'effectuer par l'intermédiaire de systèmes ventouses. On utilise une machine bobine à bobine pour l'impression d'une bande continue de PVB. La gestion de la tension de la bande est l'élément clé pour assurer une impression conforme ; c'est un réglage classique et aisé pour le technicien spécialisé. Une tension est appliquée à la bande de PVB pour en assurer un transport régulé et sans à-coup. Il faut maîtriser l'étirement du PVB en machine, le minimiser, pour assurer la conformité de l'impression. Une machine bobine à bobine est employée, en particulier, pour imprimer la bande dégradée des pare-brise panoramiques. On imprime la bande dégradée sur une partie de bord seulement de la bande de PVB, dans le sens du développement (c'est-à-dire direction de convoyage de la bande de PVB). La largeur de la bande de PVB, appelée laize, est d'environ 2 m, la largeur du bord imprimé (bande dégradée) est d'environ 40 à 50 cm. Le développé (circonférence du cylindre cliché) est d'environ 40 à 50 cm. Cette bande dégradée nécessite un, au plus deux groupes d'impression. La tension superficielle de l'encre est de 35,5 mN.m-1, inférieure à l'énergie de surface du PVB (40 mN.m-1) : cela explique le bon transfert de l'encre sur le PVB, que l'encre mouille sans difficulté. On assemble les vitrages feuilletés à partir de ces adhésifs intercalaires imprimés, entre deux feuilles de verre sodocalcique flotté, bombées.

Pour quatre passages du cliché, avec un anilox de 15 cm3.m-2, on obtient une densité optique, mesurée par un densitomètre en transmission X-Rite 341 portable, de 3,44.

Pour quatre passages du cliché, avec un anilox de 20 cm3.m-2, la densité optique est mesurée à 4,55. En ajoutant un séchage entre le deuxième et le troisième passage, la densité optique est de 3,78. La résolution des motifs imprimés est satisfaisante.

L'adhésion du feuilleté à intercalaire imprimé est attestée par la satisfaction aux essais « ball drop » (bille tombante) selon le règlement N° 43, additif 42, de l'accord E/ECE/324, E/ECE/TRANS/505, concernant l'adoption de prescriptions techniques uniformes applicables aux véhicules à roues, aux équipements et aux pièces susceptibles d'être montés ou utilisés sur un véhicule à roues et les conditions de reconnaissance réciproque des homologations délivrées conformément à ces prescriptions.30

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'impression de matériau polymère adhésif intercalaire d'un vitrage feuilleté, caractérisé en ce qu'au moins une surface en relief, appelée cliché, en matériau polymère ou photopolymère ou équivalent et encrée, ou au moins une surface gravée métallique ou équivalent et encrée, est mise en contact avec ledit matériau polymère adhésif intercalaire.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface en relief, ou ladite surface gravée est de révolution selon un axe parallèle au tapis convoyeur dudit matériau polymère, et perpendiculaire à la direction d'avancement de celui-ci.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface en relief, ou ladite surface gravée, appartient à un cylindre ou équivalent d'axe parallèle au tapis convoyeur dudit matériau polymère, et perpendiculaire à la direction d'avancement de celui-ci.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'impression est effectuée de bobine à bobine.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'impression est effectuée en feuille à feuille.
6. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'impression est effectuée bobine à feuilles.
7. 7 Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs groupes d'impression montés en série, ou autour d'un tambour central ou en empilement sont destinés à imprimer une même fraction dudit matériau polymère.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs unités d'impression montées en série et constituées chacune d'un ou plusieurs groupes d'impression eux-mêmes montés en série, autour d'un tambour central ou en empilement sont destinées à imprimer des fractions différentes dudit matériau polymère.
9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'encrage de ladite surface en relief, appelée cliché, est effectué par contact avec un cylindre gravé appelé anilox, dont les alvéoles ont été préalablement rempliesd'encre par l'un au moins des systèmes choisis parmi une chambre à racles, un barboteur, un bac rempli d'encre, une pulvérisation (spray) ou équivalent.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'anilox est de volume relativement élevé compris entre 15 et 100, notamment au plus égal à 25, de préférence à 22 cm3.m-2, ou relativement faible au plus égal à 10, notamment compris entre 2 et 6 cm3.m-2.
11. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'encrage de ladite surface gravée métallique ou équivalent est effectué par l'un au moins des systèmes choisis parmi une chambre à racles, un barboteur, un bac rempli d'encre, une pulvérisation (spray) ou équivalent.
12. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'encre utilisée est à base aqueuse ou solvant.