FR3123822A1

FR3123822A1 - Modification structurelle et visuelle d’un polymere par un embossage a chaud

Info

Publication number: FR3123822A1
Application number: FR2106298A
Authority: FR
Inventors: Mathieu LEYRE
Original assignee: Coatec Pack En Abrege Ctp
Current assignee: Coatec Pack En Abrege Ctp
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2022-12-16
Anticipated expiration: 2041-06-15
Also published as: EP4355550A1; FR3123822B1; WO2022263487A1

Abstract

La présente invention concerne un procédé d’embossage à chaud permettant une modification structurelle et visuelle du polymère de surface. La présente invention concerne également le dispositif d’embossage permettant la réalisation de ladite modification structurelle et visuelle du polymère de surface.

Description

MODIFICATION STRUCTURELLE ET VISUELLE D’UN POLYMERE PAR UN EMBOSSAGE A CHAUD

DOMAINE DE L'INVENTION.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION.

De nombreuses techniques de personnalisation des surfaces existent à des fins fonctionnelles et esthétiques. Ces techniques sont aujourd’hui largement utilisées dans le domaine industriel et sont parfois même employées à titre personnel comme loisirs décoratifs. Tel est le cas de la sérigraphie, de la tampographie, du laquage, du vernissage, de la gravure, de la métallisation sous vide, ou encore de l’impression numérique. D’autres techniques spécifiques aux surfaces métallisées comme l’emboutissage, l’anodisation ou l’emploi de produits chimiques permettent une personnalisation locale. Il en est de même pour les pièces en plastique dont les surfaces peuvent être modifiées par des techniques de grainage.

L’embossage est une technique de marquage basée sur le principe de la déformation d’un matériau, qui permet de créer des zones en relief sur de nombreux supports. Il existe deux types d’embossage : l’embossage à froid, aussi connu sous le nom d’emboutissage, et l’embossage à chaud. Cette dernière consiste à déformer la surface d’un objet sous l’action de la pression et de la chaleur, et permet de réaliser des structures de l’ordre du micromètre au nanomètre. Cette technique est ainsi utilisée dans de nombreux domaines comme l’emballage, l’électronique ou la biologie.

Cependant l’utilisation de ces techniques est limitée à des surfaces bidimensionnelles, de préférence des surfaces lisses, ou des surfaces présentant de faibles irrégularités. En effet, la présence d’irrégularités à la surface du support à embosser conduit à une impression du motif de faible, voire de mauvaise qualité. D’autres part, les procédés d’embossage à chaud existants ne permettent pas de créer des effets tridimensionnels ou des hologrammes.

Il existe donc un besoin de développer un nouveau procédé d’embossage à chaud qui permet une personnalisation des surfaces, et qui soit applicable à tout type de support, c’est-à-dire à des supports présentant ou non des irrégularités de surface, ces supports pouvant être bi- ou tridimensionnels.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION.

La présente invention concerne un procédé d’embossage à chaud d’un objet, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d’embossage à chaud d’une surface de l’objet apte à être embossée, avec un cliché, ledit cliché comprenant :
- un support,
- une plaque comportant un motif d’embossage, et
- une couche de matériaux déformables entre le support et la plaque comprenant le motif d’embossage,
l’étape d’embossage à chaud comprenant le mise en contact de la plaque du cliché avec ladite surface apte à être embossée.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par « matériaux déformable » tout matériaux présentant une aptitude à être déformé sous une constante de pression ou pénétration, tel qu’un silicone, une mousse ou tout élastomère connu de l’homme du métier. Avantageusement, la couche de matériaux déformables a une dureté comprise entre 50 et 90 Shore A.

Dans le cadre de la présente invention, la plaque comportant le motif d’embossage peut être une feuille de métal.

Dans le cadre de la présente invention on entend par « surface apte à être embossée » une surface constituée d’un matériau dont la surface est modifiable par un procédé d’embossage. L’objet qui est embossé peut être constitué, en totalité ou en partie d’un tel matériau, ou bien encore il peut être constitué de matériaux dont les surfaces en sont pas aptes à être embossées auquel cas on appliquera sur la surface de l’objet, au moins sur la partie qui sera embossée, une couche de polymère qui permettra l’embossage à chaud selon l’invention. La présente invention concerne aussi l’application d’un polymère à la surface de l’objet avant l’étape d’embossage. Dans ce cas, l’objet est avantageusementi)traité avec une couche primaire d’adhérence pour favoriser l’adhérence du polymère à la surface dudit l’objet, puisii)une couche de polymère est déposée sur la couche primaire d’adhérence.

Des étapes supplémentaires peuvent être comprises dans le procédé d’embossage, comme l’application d’une couche de métal ou d’oxyde de métal, et/ou l’application d’un polymère de protection sur au moins la surface embossée.

DESCRIPTION DES FIGURES.

Les caractéristiques et les avantages de l’invention ressortiront clairement de la description de l’invention ci-après décrite ainsi que dans les exemples donnés à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées :
- la est une représentation schématique d’un cliché plan pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention
- la est une représentation schématique d’un cliché cylindrique pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION.

L’objet peut être une pièce bidimensionnelle ou tridimensionnelle, c’est-à-dire une pièce définie par deux ou trois dimensions telles que longueur, largeur, profondeur/hauteur. Le matériau constituant l’objet, et plus particulièrement de la surface à traiter peut être du plastique, du verre, du métal ou tout autre matériau permettant un traitement par embossage à chaud.

Le procédé peut être utilisé pour différentes applications, telles que des applications de personnalisation structurelle et/ou fonctionnelle d’un objet. Cette personnalisation esthétique et attrayante trouve une application dans de nombreux domaines, comme l’automobile, l’électroménager, la cosmétique, la parfumerie ou encore les alcools pour lesquels une personnalisation des produits et notamment des emballages (packagings) est un atout commercial.

Surface apte à être embossée

Comme décrit précédemment, l’embossage est une technique de marquage basée sur le principe de la déformation d’un matériau permettant de créer des zones en relief. L’embossage à chaud consiste donc à déformer la surface d’un objet sous l’action de la pression et de la chaleur.

Les objets à embosser présentent donc une surface apte à être embossée, c’est-à-dire compatible avec le procédé d’embossage à chaud selon l’invention. Ainsi les objets, et plus particulièrement la surface de ces objets, est constituée de matériaux permettant la mise en œuvre du procédé d’embossage à chaud. De tels matériaux sont connus de l’homme du métier, en particulier des matériaux polymères tels que le chlorure de polyvinyl (PVC), les polycarbonates (PC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), les polyesters comme le polyéthylène téréphtalate (PET) ou le polytéréphtalate de butylène (PBT), les polyamides (PA), ou encore les polymères styréniques, comme l’acrylonitrile styrène acrylate (ASA) ou l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS), etc.

Cependant, lorsque la composition de la surface des objets ne permet pas l’utilisation du procédé d’embossage à chaud directement, une étape de prétraitement est nécessaire. La surface de l’objet à personnaliser par embossage à chaud est ainsi recouverte d’une couche de polymère, ladite surface consistant au moins en une portion de la face externe de l’objet.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par « polymère » les polymères permettant de réaliser le procédé d’embossage à chaud. Il est entendu que le terme « polymère » peut comprendre un ou plusieurs polymères pouvant être utilisés dans un procédé d’embossage à chaud tel que décrit dans la présente invention. Ces polymères sont bien connus de l’homme du métier qui saura reconnaitre et choisir quel(s) polymère(s) doit ou doivent être utilisé(s) selon les modifications structurelles recherchées.

La face externe de l’objet à personnaliser peut-être totalement ou partiellement recouverte de la couche polymère. L’application de la couche de polymère se fait selon les techniques connues de l’homme du métier. On citera en particulier les méthodes de dépôt par pulvérisation (spray), par impression, telle que l’impression offset, l’héliogravure, la sérigraphie, la tampographie, ainsi que l’impression numérique comme l’électrographie, ou l’impression jet d’encre.

Dans un mode particulier de réalisation, l’étape d’application d’une couche de polymère sur la surface de l’objet comprend les sous-étapes de : 1) dépôt sur la surface de l’objet d’une couche primaire favorisant l’adhérence du polymère, puis 2) dépôt de la couche de polymère sur la couche primaire.

L’épaisseur de la couche de polymère dépend du matériau constituant la surface de l’objet ainsi que des modifications structurelles qui sont recherchées lors du procédé d’embossage. Il est entendu que plus l’épaisseur de la couche de polymère est importante, plus les reliefs formés lors de l’étape d’embossage pourront être importants, et inversement. L’épaisseur de la couche de polymère varie ainsi de l’ordre de 1 micromètre à environ 100 μm, préférentiellement jusqu’à 80 μm, plus préférentiellement jusqu’à 60 μm. Dans le cadre de la présente invention, la couche de polymère peut avoir une épaisseur comprise entre 1 et 50 μm.

Avantageusement, le procédé peut comprendre une étape de préparation de la surface de l’objet à personnaliser, préalablement à l’étape d’application de la couche de polymère. Cette étape de préparation permet d’améliorer l’accroche de la couche de polymère sur l’objet à personnaliser. L’étape de préparation peut par exemple comprendre une sous-étape de dépôt d’une couche primaire. Dans ce cas, la couche de polymère est appliquée sur la couche primaire.

On entend par « couche primaire » une couche de matière permettant d’uniformiser le support et/ou de promouvoir l’adhérence de la couche de polymère appliquée postérieurement en vue de son embossage.

Dans certaines variantes de réalisation, la sous-étape de dépôt de la couche primaire peut être précédée d’une sous-étape de traitement – par exemple mécanique – de la surface de l’objet destinée à recevoir la couche primaire. Cette sous-étape de traitement de la surface se fait selon les techniques connues de l’homme du métier, comme par exemple par flammage.

Ainsi, l’étape de préparation de la surface de l’objet peut comprendre les sous-étapes de :
- traitement d’une surface de l’objet destinée à être personnalisée, et
- dépôt d’une couche primaire la surface traitée pour favoriser l’adhérence du polymère appliqué postérieurement lors d’une étape d’application.

La présente invention n’est donc pas limitée à la matière de la surface de l’objet à traiter. L’objet et/ou la surface à embosser peut ainsi être composé de plastique, verre, métal ou toute autre matériau permettant un traitement par embossage à chaud avec si nécessaire l’application préalable d’une couche de polymère.

Embossage à chaud

Le procédé comprend une étape d’embossage à chaud correspondant à la déformation de la surface apte à être embossée définie précédemment sous l’action de la pression et de la chaleur. Une telle déformation est réalisée en utilisant un cliché qui sera décrit plus en détails dans la suite.

Le cliché est chauffé et appliqué sur la surface de l’objet, ladite surface étant recouverte par le polymère. Sous l’action de la chaleur et de la pression exercée par le cliché, le polymère se déforme et acquiert la forme définie par un motif présent sur le cliché.

La température utilisée dans l’étape d’embossage dépend de plusieurs caractéristiques, et notamment de la température de transition vitreuse de la surface de l’objet à traiter, plus particulièrement de la température de transition vitreuse du polymère recouvrant la surface de l’objet à personnaliser.

Dans le cadre de la présente invention, l’étape d’embossage se fait à des températures inférieures ou égales à 300 °C. Dans un autre mode de réalisation, l’étape d’embossage se fait à une température inférieure ou égale à 290 °C, voire inférieure ou égale à 280 °C. Selon l’invention, l’étape d’embossage à chaud se fait à une température comprise entre 20 et 300 °C. Dans un mode de réalisation, la température est supérieure ou égale à 30 °C, supérieure ou égale à 35 °C, supérieure ou égale à 40 °C. Dans un mode de réalisation, l’étape d’embossage à chaud se fait à une température comprise entre 40 et 280 °C, préférentiellement entre 40 et 270 °C, plus préférentiellement entre 40 et 260 °C. Avantageusement, l’étape d’embossage se fait à une température comprise entre 40 et 250 °C. Selon d’autres modes de réalisation, l’étape d’embossage se fait à des températures comprisses entre 40 et 220 °C, voire entre 50 et 210 °C. Dans d’autres modes de réalisation préférés, l’embossage à chaud se fait à des températures comprises entre 100 et 120 °C, voire entre 130 et 150 °C. Selon un mode de réalisation particulier, l’étape d’embossage à chaud se fait à 60 °C, 80 °C, 100 °C, 110 °C voire 120 °C. Dans un autre mode de réalisation, l’étape se fait à une température de 130 °C, 140 °C, 150 °C, 170 °C, voire 180 °C.

La pression appliquée sur la surface de l’objet à personnaliser, ladite surface étant recouverte d’une couche de polymère, doit être suffisante pour déformer le polymère sous l’action de la chaleur. Selon l’invention, l’étape d’embossage à chaud se fait à une pression comprise entre 2 et 10 bars. Dans un mode de réalisation, l’étape d’embossage se fait à une pression supérieure ou égale à 2 bars. Dans un autre mode de réalisation, la pression est supérieure ou égale à 3 bars, supérieure ou égale à 4 bars, supérieure ou égale à 5 bars, supérieure ou égale à 6 bars. Dans un autre mode de réalisation, la pression utilisée dans l’étape d’embossage à chaud selon l’invention est inférieure ou égale à 10 bars. Préférentiellement, la pression est inférieure ou égale à 9 bars, inférieure ou égale à 8 bars inférieure ou égale à 7 bars. Dans un autre mode de réalisation, l’étape d’embossage est réalisée à une pression comprise entre 2 et 10 bars. Avantageusement, la mise en contact du cliché avec la surface de l’objet se fait à une pression comprise entre 2 et 8 bars, entre 3 et 9 bars, entre 4 et 7 bars. Dans un mode de réalisation, l’étape d’embossage à chaud est réalisé à une pression de 3 bars, 4 bars, 5 bars, 6 bars, 7 bars, ou 8 bars.

Afin d’avoir une impression du motif à la surface de l’objet de bonne qualité, il est nécessaire que la mise en contact du cliché sur la surface de l’objet se fasse pendant un temps déterminé. Ainsi, dans le cadre de l’invention, le temps de mise en contact entre le cliché comportant le motif à imprimer et la surface de l’objet se fait pendant un temps de l’ordre de la milliseconde à plusieurs secondes. Dans un mode de réalisation, le temps de mise en contact est ainsi compris entre 0,01 et 5 secondes. Dans un mode de réalisation, le temps est d’au moins 0,001 seconde. Dans un autre mode de réalisation, le temps de mise en contact est supérieur ou égal à 0,005 secondes, supérieur ou égal à 0,006 secondes, supérieur ou égal à 0,007 secondes. Dans un autre mode de réalisation, l’étape d’embossage se fait en moins de 10 secondes, préférentiellement en moins de 8 secondes, et préférentiellement en moins de 6 secondes. Dans un autre mode de réalisation, l’étape d’embossage est réalisée en un temps compris entre 0,008 et 6 secondes, préférentiellement entre 0,01 et 5 secondes. Dans un mode de réalisation particulier, l’étape d’embossage se fait en 0,01 secondes, 0,02 secondes, 0,05 secondes, voire 0,08 secondes. Dans un autre mode de réalisation particulier, l’étape d’embossage se fait en 0,1 seconde, 0,2 secondes, 0,3 secondes, ou 0,5 secondes, voire 0,7 secondes. Dans un autre mode de réalisation particulier, l’étape d’embossage se fait en 1 seconde, 2 secondes, 3 secondes, voire 4 secondes.

Il est entendu que selon l’homme du métier saura adapter les paramètres de la pression, de la température, et du temps de la mise en contact en fonction la nature des matériaux utilisés, les motifs à imprimer, et la qualité d’embossage recherchée.

La modification structurelle de la surface de l’objet recouverte par le polymère se fait sous l’action de la chaleur et d’une pression appliquée par le cliché. Le cliché permet ainsi la reproduction du motif présent sur le cliché sur la surface de l’objet.

Cliché

En plus des paramètres de l’étape d’embossage à chaud, le cliché joue donc un rôle dans la qualité de l’embossage. C’est grâce à celui-ci que la chaleur est transférée sur le polymère à déformer et que la pression à appliquer est réalisée. Il doit donc répondre à des exigences de températures et de pression particulière. D’autre part, sa conception doit permettre un transfert de chaleur et pression de manière uniforme sur la surface de l’objet.

Afin de répondre à l’ensemble de ces paramètres, le cliché de la présente invention comprend :
- un support 1,
- une plaque 3 comportant un motif d’embossage, et
- une couche 2 de matériaux déformables entre le support 1 et la plaque 3.
Le cliché peut être plan ou de forme cylindrique.

En référence aux figures 1 et 2, ces trois éléments sont superposés les uns sur les autres, la couche de matériaux déformables 2 étant disposée entre le support 1 et la plaque 3 selon une configuration de type « sandwich ». Il sera entendu dans la suite que lorsqu’un élément couche A est mentionné comme étant« sur »un élément B, celui-ci peut être directement sur l’élément B, ou peut être située au-dessus de l’élément B et séparé dudit élément B par un ou plusieurs éléments intermédiaires. Il sera également entendu que lorsqu’un élément A est mentionnée comme étant« sur »un élément B, celui-ci peut couvrir toute la surface de l’élément B, ou une portion dudit élément B.

Le cliché est monté sur la tête de marquage à chaud au niveau du support.

En référence à la , lorsque le cliché est plan, le support comprend une face orientée vers l’extérieur permettant la liaison du cliché à la tête de marquage à chaud, et une face commune à la couche de matériaux déformables.

En référence à la , lorsque le cliché est de forme cylindrique, la face du support qui est orientée vers l’extérieur est reliée à un axe central permettant la liaison du cliché à la tête de marquage à chaud ainsi que la rotation du cliché autour de cet axe. La face intérieure est quant à elle commune à la couche de matériaux déformables.

Le support est constitué d’un ou plusieurs matériaux, ledit ou lesdits matériaux présentant une résistance à la température.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par le terme « résistance aux températures », l’absence d’altération quant aux propriétés structurelles et fonctionnelles du matériau lorsque celui-ci est soumis à une augmentation ou une diminution de la température.

De préférence, les matériaux utilisés en plus de présenter une résistance à la température, sont aussi rigides. On entend ainsi par « rigide » la capacité du matériau à ne pas se déformer sous l’action des forces mécaniques extérieures. Dans le cadre de la présente invention, les matériaux rigides sont définis par un module de Young compris entre 50 GPa et 300 GPa. Dans le cadre de la présente invention, le terme matériaux regroupent les métaux purs, comme par exemples le zirconium, l’aluminium, l’or, le zinc, l’argent, la palladium, le cuivre, le fer, le platine, le cobalt, le nickel, le chrome; les alliages dont la composition permet d’avoir un module de Young comprise entre 50 et 300 GPa, tels que l’acier, le bronze, le laiton; ou encore les verres et les carbures métalliques comme par exemples les fibres de carbones ou l’acier à haute teneur carbone.

Le support peut donc être composé d’un ou plusieurs matériaux rigides. L’homme du métier saura choisir les composés appropriés en fonction de l’utilisation c’est-à-dire en fonction des caractéristiques du procédé et du résultat recherché. Dans un mode de réalisation préféré, le support est constitué d’un métal pur, préférentiellement l’aluminium. Dans un autre mode de réalisation, le support est constitué d’alliage, préférentiellement de l’acier ou du laiton. Dans un mode de réalisation, l’acier est de l’acier inoxydable. Dans un autre mode de réalisation, le support est constitué de carbures métalliques. Préférentiellement, le matériau utilisé pour le support est l’aluminium, l’inox, le laiton ou l’acier.

Le support présente une épaisseur de l’ordre de plusieurs millimètres. Dans le cadre de la présente invention, l’épaisseur du support est comprise entre 1 et 50 mm, préférentiellement entre 1 et 30 mm. Dans un autre mode de réalisation, l’épaisseur du support est supérieure ou égale à 1 mm, supérieure ou égale à 1,2 mm, supérieure ou égale à 1,5 mm, supérieure ou égale à 1,8 mm. Dans un mode de réalisation préféré, l’épaisseur est supérieure ou égale à 2 mm. Avantageusement, l’épaisseur du support est inférieure ou égale à 30 mm, inférieure ou égale à 28 mm, inférieure ou égale à 26 mm, voire inférieure ou égale à 22 mm. De manière avantageuse, le support a une épaisseur inférieure ou égale à 20 mm. Dans un mode de réalisation préféré, le support du cliché présente une épaisseur comprise entre 2 et 20 mm. Dans un mode de réalisation préféré, le support a une épaisseur de 5 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 15 mm ou encore de 18 mm.

Ce support permet ainsi la liaison entre la tête de marquage à chaud et la plaque comprenant le motif d’embossage qui sera reproduit sur la surface de l’objet.

La plaque est avantageusement une feuille de métal constituée d’un métal, tel que l’aluminium, le nickel, le magnésium, le cuivre ou le plomb, ou d’un alliage comme le laiton ou le bronze. Dans un mode de réalisation préféré, la plaque est fabriquée à partir d’aluminium, nickel, magnésium ou laiton, ou un mélange de ceux-ci.

Cette plaque comprend le motif à embosser. Ce dernier est réalisé selon les techniques bien connues de l’homme du métier. Il peut ainsi être réalisé par gravure laser, réaction chimique ou mécanique, par électrolyse ou électrodéposition, ou encore par fraisage. Dans un mode de réalisation préféré, le motif est obtenu selon une méthode de gravure ou par électrodéposition.

L’homme du métier saura choisir le ou les matériau(x) à utiliser pour la composition de la plaque, ainsi que la technique la plus appropriée pour reproduire le motif sur celle-ci.

L’épaisseur de la plaque est comprise entre 50 μm et 1 mm. Dans un mode de réalisation, l’épaisseur est inférieure ou égale à 1 mm, inférieure ou égale à 0,9 mm, inférieure ou égale à 0,8 mm. Dans un autre mode de réalisation, l’épaisseur est supérieure ou égale à 50 μm, supérieure ou égale à 70 μm, voire supérieure ou égale à 90 μm. Ainsi, la plaque comportant le motif à embosser a une épaisseur comprise entre 90 μm et 750 μm, préférentiellement entre 100 μm et 700 μm, plus préférentiellement entre 100 μm et 600 μm, encore plus préférentiellement entre 100 μm et 500 μm. Dans un mode de réalisation, la plaque a une épaisseur de 100 μm, 150 μm, 200 μm, 250 μm ou encore de 300 μm.

Entre le support et la plaque comprenant le motif à embosser, se trouve une couche de matériaux déformables. Cette couche permet notamment une répartition uniforme de la pression et d’atténuer, voire empêcher l’effet négatif de la présence d’imperfections à la surface de l’objet à embosser sur la qualité de l’embossage.

Dans le cadre de la présente invention, la couche de matériaux déformable se caractérise par une dureté supérieure ou égale à 50 Shore A, et inférieure ou égale à 90 Shore A. Ainsi, dans un mode de réalisation, la dureté est comprise entre 50 et 90 Shore A, préférentiellement entre 60 et 80 Shore A.

La couche de matériaux déformables peut comprendre un ou plusieurs matériaux.

Dans le cadre de la présente invention, la couche de matériaux déformables est constituée préférentiellement de silicone, de polyuréthane ou de tout autre élastomère connu de l’homme du métier.

Des exemples d’élastomères pouvant entrer dans la composition de la couche sont les caoutchoucs naturels et synthétiques dont les caoutchoucs à base de copolymères butadiène-acrylonitrile, les caoutchoucs à base de copolymères nitrile carboxylé, les caoutchoucs à base de copolymères butadiène-acrylonitrile hydrogénés, les caoutchoucs à base de polychloroprène, ou encore les caoutchoucs éthylène-propylène-diène.

La couche de matériaux déformables peut aussi comprendre des élastomères à base de silicone. On entend par « silicone » les composés inorganiques formés d’une chaine silicium-oxygène qui peuvent par ailleurs être fonctionnalisés. Dans le cadre de la présente invention, les silicones utilisés sont préférentiellement sous une forme de type élastomère. D’autres élastomères encore tels que les fluoroélastomères (élastomères fluorocarbonés, élastomères perfluorés) et les polyuréthanes peuvent entrer dans la composition de la couche de matériaux déformables.

Par ailleurs, le procédé d’embossage se fait à des températures comprises entre 20 et 300 °C. La couche de matériaux déformables doit ainsi présenter une résistance suffisante aux températures qui sont employées dans la mise en œuvre du procédé. Dans le cadre de la présente invention, la couche de matériaux déformables a une résistance aux températures allant jusqu’à 300 °C.

Du fait de leurs propriétés particulières, des propriétés idéales de résilience, notamment une résilience à long terme, une résistance aux températures élevées, et des propriétés de dureté, les silicones et plus particulièrement les élastomères à base de silicone sont des composés de choix pour la formation d’une telle couche. Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, la couche de matériaux déformables comprendra au moins un composé ou élastomère à base de silicone. Dans un autre mode de réalisation, la couche de matériaux déformables est constituée uniquement de silicone.

Quant à l’épaisseur de la couche de matériaux déformables, celle-ci est de l’ordre de quelques micromètres à plusieurs millimètres, préférentiellement l’épaisseur de la couche de matériaux déformables est comprise entre 100 μm et 5 mm. Dans un mode de réalisation, l’épaisseur de la couche de matériaux déformables est supérieure ou égale à 100 μm, supérieure ou égale à 200 μm, supérieure ou égale à 250 μm. Dans un autre mode de réalisation, l’épaisseur de matériaux déformables est inférieure ou égale à 5 mm, inférieure ou égale à 4 mm, inférieure ou égale à 3 mm. La couche de matériaux déformables comprend ainsi une épaisseur de 300 μm à 3 mm, préférentiellement de 350 μm à 2 mm, plus préférentiellement de 400 μm à 2 mm, encore plus préférentiellement de 500 μm à 2 mm. Avantageusement, la couche de matériaux déformables a une épaisseur de 500 μm, 750 μm 1 mm, 1,5 mm, ou encore de 2 mm.

Le cliché, ainsi constitué de 3 éléments superposées les uns sur les autres, est monté sur la tête de marquage à chaud. Il est entendu que l’ensemble des matériaux constituant le cliché, c’est-à-dire les matériaux utilisés pour la fabrication du support, de la couche de matériaux déformables et de la plaque comportant le motif à embosser, sont résistants à de hautes températures. L’homme du métier saura choisir les matériaux appropriés pour la composition dudit cliché. Dans le cadre de la présente invention, les matériaux ont notamment une résistance à des températures pouvant aller jusqu’à 300 °C, voire 310, voire 320 °C, voire même 350 °C.

Vernissage

Une fois le motif reproduit sur la surface de l’objet, des traitements supplémentaires peuvent être envisagés, notamment dans un but de protection contre les agressions physiques ou mécaniques extérieures (rayures, chocs extérieurs, agressions chimiques).

Dans le cadre de la présente invention, l’application d’une couche de métal ou d’oxyde, tel que l’aluminium, ou encore l’application d’un polymère de protection comme un vernis peuvent être mis en œuvre. Ces traitements peuvent être réalisés indépendamment l’un de l’autre ou de manière complémentaire. Ainsi, il sera possible de traiter le motif soit avec une couche de métal ou d’oxyde, soit avec un polymère de protection. Selon un autre mode de réalisation, il sera aussi possible de traiter le motif avec une couche de métal ou d’oxyde et un polymère de protection. Ces composés sont appliqués selon des techniques bien connues de l’homme du métier, comme par exemple par évaporation ou pulvérisation cathodique (sputtering).

Aussi, l’application d’une couche de métal ou d’oxyde, ou encore l’application d’un polymère de protection peuvent constituer des étapes successives sans interruption de la ligne de flux industriel, ou être réalisées indépendamment l’une de l’autre, c’est-à-dire avec une rupture de la ligne de flux industriel.

Autres étapes optionnelles

Il est entendu que d’autres traitements supplémentaires que ceux listés dans la présente invention peuvent être réalisés. L’homme du métier saura déterminer quels sont les traitements nécessaires à réaliser sur les objets en fonction de leurs utilisations et des effets techniques ou esthétiques recherchés.

Le procédé d’embossage de la présente invention décrit précédemment permet de réaliser la modification structurelle et fonctionnelle d’un polymère présent à la surface de l’objet. Ce procédé peut être mis en œuvre sur de nombreux supports.

Grâce à la conception d’un cliché comportant une couche de matériaux déformables, l’embossage à chaud peut être réalisé sur des supports présentant des irrégularités de surface sans en affecter la qualité du motif représenté à la surface de l’objet. Aussi, l’embossage à chaud peut être réalisé sur des pièces bidimensionnelles ou tridimensionnelles.

EXEMPLES.

Exemple 1 : Embossage à chaud d’un capot injecté en PET

Caractéristiques de la pièce: Capot injecté en PET (polytéréphtalate d’éthylène), pièce cylindrique et développable d’un diamètre de 33 mm et d’une hauteur de 42 mm.

Caractéristiques du cliché: Le cliché comprend une plaque support en aluminium de 10 mm d’épaisseur, une couche de silicone d’une dureté de 70 Shores et de de 2 mm d’épaisseur, et d’une plaque de laiton de 300 µm d’épaisseur. Le motif à embosser a été précédemment gravé sur la plaque en laiton par gravure chimique.

Procédure d’embossage:

Le cliché plan est monté sur la tête de marquage à chaud, puis chauffé à une température de l’ordre de 130-150 °C à sa surface.

La pièce est mise en contact avec la surface de la plaque de laiton gravée, elle-même à la température décrite ci-dessus, par le biais d’une translation horizontale. Ce contact, à chaud et par l’application d’une pression/pénétration définie selon les caractéristiques dimensionnelles de la pièce, reproduit le graphisme et le texte du cliché sur toute la surface de l’objet, malgré d’éventuelles variations dimensionnelles liées au procédé d’injection.

Exemple 2 : Embossage à chaud d’une flaconnette en verre étiré

Caractéristiques de la pièce: Flaconnette en verre étiré, pièce cylindrique et développable de diamètre 9 mm et de hauteur de 40 mm.

Caractéristiques du cliché: Le cliché comprend une plaque support en aluminium de 5 mm d’épaisseur, une couche de silicone de dureté 70 Shores et de 2 mm d’épaisseur, et une plaque de nickel de 100 µm d’épaisseur. La plaque de nickel est obtenue par électro déposition et présente à sa surface une structure holographique (hologramme).

Procédure d’embossage :

1) Préparation de la surface de l’objet

La flaconnette est flammée, puis successivement recouverte par pulvérisation (spray) d’un primaire d’adhérence, ainsi que d’un vernis, composé de plusieurs polymères dont la nature chimique pourra être de plusieurs natures, acrylique en particulier.

2) Embossage à chaud

Le cliché plan est monté sur une tête de marquage à chaud, et chauffé à une température de l’ordre de 100-120 °C.

La flaconnette est mise en contact avec le cliché (en particulier avec la feuille de nickel présentant la structure holographique), lui-même chauffé à la température décrite ci-dessus, par le biais d’une translation horizontale. Ce contact, à chaud et par l’application d’une pression/pénétration définie selon les caractéristiques dimensionnelles de la pièce, permet la reproduction de la structure holographique à la surface du polymère déposé par pulvérisation (spray) sur la flaconnette en verre.

3) Vernissage

Une couche d’aluminium est ensuite déposée par évaporation pour valoriser la structure holographique. Un vernis de protection est enfin appliqué par pulvérisation (spray) afin de protéger la couche d’aluminium et d’apporter une personnalisation couleur.

Exemple 3 : Embossage à chaud d’un capot plan en ABS revêtu d’un vernis

Caractéristiques de la pièce: Capot plan injecté en ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) revêtu d’un vernis que l’homme du métier saura choisir selon les exigences techniques demandées. Diamètre 60 mm, épaisseur 3 mm.

Caractéristiques du cliché: Le cliché comprend une plaque support en aluminium de 10 mm d’épaisseur, une couche de silicone d’une dureté de 70 Shores et de de 2 mm d’épaisseur, et d’une plaque de laiton de 300 µm d’épaisseur. Le motif à embosser a été précédemment gravé sur la plaque en laiton par laser.

Procédure d’embossage:

Le cliché plan est monté sur la tête de marquage à chaud, puis chauffé à une température de l’ordre de 160-180 °C à sa surface.

Le cliché plan, à la température décrite ci-dessus, est mis en contact avec le capot plan injecté vernis par le biais d’une frappe verticale. Le temps de contact, de l’ordre de 1 seconde, combiné à l’application d’une pression/pénétration définie selon les caractéristiques dimensionnelles de la pièce, permet de reproduire le graphisme et le texte du cliché sur toute la surface du capot, malgré d’éventuelles variations dimensionnelles liées au procédé d’injection.

Claims

Procédé d’embossage à chaud d’un objet, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape d’embossage d’une surface de l’objet apte à être embossée avec un cliché,
ledit cliché comprenant :
- un support (1),
- une plaque (3) comportant un motif d’embossage, et
- une couche (2) de matériaux déformables entre le support et la plaque comprenant le motif d’embossage,
l’étape d’embossage comprenant la mise en contact de la plaque du cliché avec ladite surface apte à être embossée.
Procédé d’embossage selon la revendication 1, dans lequel la couche (2) de matériaux déformables est réalisée dans un matériau ayant une dureté comprise entre 50 Shore A et 90 Shore A, tel qu’une couche de silicone.
Procédé d’embossage selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, lequel comprend en plus une étape d’application d’une couche de polymère sur la surface de l’objet avant l’embossage à chaud, ladite surface consistant au moins en une portion de la face externe de l’objet.
Procédé d’embossage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape d’embossage est réalisée à une température comprise entre 40 et 250 °C.
Procédé d’embossage selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape d’embossage est réalisée à une pression comprise entre 2 et 10 bars.
Procédé d’embossage selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la mise en contact de la plaque du cliché avec la surface incluant la couche de polymère est réalisée pendant un temps de 0,01 seconde et 5 secondes.
Procédé d’embossage selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le support est constitué dans un matériau choisi parmi aluminium, l’inox, le laiton ou l’acier.
Procédé d’embossage selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la plaque de métal comportant le motif d’embossage est une plaque réalisée en aluminium, nickel, laiton, ou magnésium.
Procédé d’embossage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le motif d’embossage est obtenu par gravure, électrodéposition, laser, ou réaction chimique.
Procédé selon l’une quelconques des revendications 1 à 9, dans lequel la couche de matériaux déformables a une épaisseur comprise entre 100 μm et 5 mm.
Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’étape d’application d’une couche de polymère sur la surface de l’objet comprend les sous-étapes suivantes :
- dépôt, sur la surface de l’objet, d’une couche primaire favorisant l’adhérence du polymère (4), et
- dépôt de la couche de polymère (4) sur la couche primaire.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, lequel comprenant en plus une étape d’application d’une couche de métal ou d’oxyde.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, lequel comprenant une étape supplémentaire d’application d’un polymère de protection, tel qu’un vernis.