FR3133193A1 - Composition pour la realisation de revetement de masquage pour la fabrication d’articles tridimensionnels a motif(s) metallique(s) - Google Patents
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Abstract
Composition pour la réalisation de revêtement de masquage pour la fabrication d’articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s)L’invention concerne une composition pour réaliser un revêtement de masquage filmogène adhérant à au moins une partie d’une surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé, ladite composition comprenant au moins une matrice polymère organique formée d’un ou plusieurs monomères et/ou polymères organiques, ladite matrice polymère étant durcissable pour former ledit revêtement de masquage qui après durcissement, pour une épaisseur comprise entre 0,1 μm et 50 μm, présente un taux de déformation avant rupture supérieur à 30 %, à une température comprise entre 20 °C et 270 °C.L’invention est particulièrement adaptée à la réalisation d’une composition apte à réaliser un revêtement sur la surface d’un substrat destiné à être thermoformé.
Description
La présente invention se rapporte au domaine technique général des techniques et moyens pour la fabrication d’articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s).
Dans le domaine de l’électronique imprimée, on sait fabriquer des articles ou objets tridimensionnels recouverts localement par des métallisations électriquement conductrices, dans lequel on produit des motifs conducteurs sur un substrat en polymère thermoplastique par impression directe (sérigraphie ou jet d’encre) en utilisant une encre électriquement conductrice, telle qu’en particulier une encre chargée en particules d’argent. Le substrat est ensuite thermoformé pour lui conférer l’aspect tridimensionnel recherché. Outre que la mise en œuvre d’une encre électriquement conductrice est relativement onéreuse, les performances électriques des motifs conducteurs obtenus à l’aide d’une telle encre restent perfectibles, en termes notamment de niveau et d’homogénéité de conductivité électrique, ce qui peut dans certains cas s’avérer problématique pour le bon fonctionnement d’un dispositif électronique intégrant un tel objet tridimensionnel.
Les objets assignés à l'invention visent par conséquent à apporter une réponse aux besoins et problématiques susvisés, afin de fabriquer de manière plus simple, efficace, et économique des articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s) décoratif(s) et/ou fonctionnel(s), selon une grande variété de formes et de géométries.
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication facile d’articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s) de toutes dimensions.
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication de manière rapide et relativement peu onéreuse des articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s).
Un autre objet de l'invention vise à permettre une fabrication simple d’articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s).
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication d’articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s) avec des coûts de fabrication maîtrisés.
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication d’articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s) selon une grande variété de dimensions et de formes.
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication d’articles tridimensionnels de façon à ce qu’ils présentent un (ou des) motif(s) métallique(s) fin(s), préci(s) et/ou complexe(s).
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication d’articles tridimensionnels dont le (ou les) motifs(s) métallique(s) est (sont) particulièrement résistant(s) aux agressions extérieures.
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication d’articles tridimensionnels dont le (ou les) motif(s) métallique(s) est (sont) particulièrement homogène(s) et régulier(s), tant en termes d’épaisseur qu’en termes d’aspect de surface.
Un autre objet de l'invention vise à permettre la fabrication d’articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s) présentant une excellente maîtrise de la forme de leur(s) motif(s) métallique(s).
Les objets assignés à l’invention sont atteints à l’aide d’une composition pour réaliser un revêtement de masquage filmogène adhérant à au moins une partie d’une surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé, ladite composition comprenant au moins une matrice polymère organique formée d’un ou plusieurs monomères et/ou polymères organiques, ladite matrice polymère étant durcissable pour former ledit revêtement de masquage qui après durcissement, pour une épaisseur comprise entre 0,1 μm et 50 μm, présente un taux de déformation avant rupture supérieur à 30 %, à une température comprise entre 20 °C et 270 °C.
Les objets assignés à l’invention sont également atteints à l’aide d’un revêtement de masquage filmogène, réalisé à partir du dépôt, à une surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé, d’au moins une couche de la composition selon ce qui précède, par exemple par sérigraphie et/ou par impression directe suivi d’un durcissement de ladite composition.
Les objets assignés à l’invention sont également atteints avec l’utilisation d’une composition telle que mentionnée ci-avant pour réaliser un revêtement de masquage filmogène à la surface d’un substrat plat thermoformable.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront et ressortiront plus en détails à la lecture de la description faite ci-après.
L’invention concerne, selon un premier aspect, une composition pour réaliser un revêtement de masquage filmogène adhérant à au moins une partie de la surface d’un substrat. Ledit substrat est destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé. La composition de l’invention est donc avantageusement conçue pour être mise en œuvre dans la fabrication d’un article tridimensionnel comprenant au moins un motif métallique (ou «motif métallisé»).
Par «tridimensionnel», on entend au sens de l’invention un objet physique qui se développe sensiblement dans les trois dimensions de l’espace, suivant des distances non négligeables les unes par rapport aux autres. La forme et les dimensions du ou des motifs métalliques ne sont pas particulièrement limitées, et pourront en particulier dépendre de la destination applicative visée de l’article tridimensionnel et du ou des motifs métalliques porté(s) par ce dernier. Avantageusement, le ou les motifs métalliques concerné(s) est/sont décoratif(s) et/ou fonctionnels, et forme(nt) ou contribue(nt) ainsi à former, par exemple et de manière non limitative, un ou plusieurs circuits imprimés, un ou plusieurs circuits intégrés sur substrat semi-conducteur, une ou plusieurs électrodes de capteur / détecteur, une ou plusieurs électrodes d’un dispositif électrique chauffant / dégivrant, une ou plusieurs antennes radiofréquences (WiFi®, RFID, etc.), un ou plusieurs pictogrammes codants susceptibles d'être lus par des dispositifs électroniques, une ou plusieurs informations figuratives et / ou scripturales identifiant un produit qui incorpore ou auquel est associé ledit article tridimensionnel, notamment un produit commercial, tel qu'un visuel ou un dessin décoratifs sur un emballage, sur un produit automobile, etc. Le substrat est avantageusement plat et thermoformable, en particulier il est formé d’un ou plusieurs matériaux thermoplastiques. Par ailleurs, le revêtement de masquage est filmogène, c’est-à-dire qu’il est avantageusement apte à réaliser une couche de matière cohérente et/ou continue sur une surface, et en particulier sur au moins une partie de la surface du substrat.
Selon l’invention, ladite composition comprend au moins une matrice polymère organique formée d’un ou plusieurs monomères et/ou polymères organiques, ladite matrice polymère étant durcissable pour former ledit revêtement de masquage qui après durcissement, pour une épaisseur comprise entre 0,1 μm et 50 μm, présente un taux d’élongation avant rupture supérieur à 30%, à une température comprise entre 20 °C et 270 °C.
La composition conforme à l’invention peut avantageusement être mise en œuvre de la façon suivante pour la réalisation d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé :
– application de la composition sur la surface du substrat, lequel est donc avantageusement plat et en matériau thermoformable (par exemple un polymère thermoplastique), par exemple par sérigraphie ou impression directe ;
– durcissement de la matrice polymère, formant ainsi le revêtement de masquage, lequel constitue alors un film adhérant à la surface du substrat. Le substrat présente alors une zone masquée, c’est-à-dire une zone recouverte par le revêtement de masquage, ainsi qu’une zone non masquée, c’est-à-dire une zone non recouverte par le revêtement de masquage ;
– thermoformage du substrat pour conférer à ce dernier une forme générale tridimensionnelle ;
– métallisation du substrat pour former un dépôt métallique sur ce dernier, en particulier dans la zone non masquée ;
– éventuellement, élimination dudit revêtement de masquage, lequel est donc préférentiellement temporaire, par exemple à l’aide d’une solution alcaline. L’élimination du revêtement de masquage peut être postérieure ou concomitante à la métallisation du substrat.
– application de la composition sur la surface du substrat, lequel est donc avantageusement plat et en matériau thermoformable (par exemple un polymère thermoplastique), par exemple par sérigraphie ou impression directe ;
– durcissement de la matrice polymère, formant ainsi le revêtement de masquage, lequel constitue alors un film adhérant à la surface du substrat. Le substrat présente alors une zone masquée, c’est-à-dire une zone recouverte par le revêtement de masquage, ainsi qu’une zone non masquée, c’est-à-dire une zone non recouverte par le revêtement de masquage ;
– thermoformage du substrat pour conférer à ce dernier une forme générale tridimensionnelle ;
– métallisation du substrat pour former un dépôt métallique sur ce dernier, en particulier dans la zone non masquée ;
– éventuellement, élimination dudit revêtement de masquage, lequel est donc préférentiellement temporaire, par exemple à l’aide d’une solution alcaline. L’élimination du revêtement de masquage peut être postérieure ou concomitante à la métallisation du substrat.
La zone non masquée peut par exemple être réalisée par application sélective de la composition sur une partie seulement de la surface du substrat qui constitue alors la zone masquée, l’autre partie constitue donc la zone non masquée. Alternativement, la zone non masquée est réalisée par exemple par enlèvement mécanique d’une portion de revêtement (par exemple par découpe, grattage, etc.).
Pendant le thermoformage du substrat, de préférence «à chaud» (température entre 50 °C et 250 °C par exemple), le revêtement de masquage, qui recouvre donc une partie du substrat, subit comme ce dernier une déformation. Grâce à ses capacités d’élongation, le revêtement de masquage adhérant au substrat conserve une grande cohésion (sans «fracture» notable du revêtement), et surtout ne vient pas «baver» sur la zone non masquée du substrat, laquelle est ensuite recouverte sélectivement par une couche de métal, par exemple à l’aide d’un spray, c’est-à-dire par projection d’une solution de métallisation sous forme d’un ou plusieurs d'aérosol(s) sur la surface du substrat. La zone masquée du substrat, étant recouverte par le revêtement de masquage formé à partir de ladite composition, n’est pas recouverte par la solution de métallisation. En particulier, la présence et éventuellement l’élimination dudit revêtement de masquage permettent d’obtenir une zone métallisée (en substance, la zone non préalablement masquée par le revêtement de masquage) particulièrement précise, sans défaut, de manière rapide et économique. La composition de l’invention permet astucieusement de former un revêtement de masquage (sélectif) préférentiellement temporaire adhérant à la surface du substrat, préalablement au thermoformage de ce substrat. Pour la réalisation d’une métallisation sélective du substrat, il devient ainsi avantageusement possible de fabriquer de manière particulièrement simple et efficace des articles tridimensionnels à motif(s) métallique(s) décoratif(s) et / ou fonctionnels, selon une grande variété de formes et de géométries. En effet, il s’avère en pratique bien plus aisé de réaliser un masquage (de préférence temporaire) sur un substrat (de préférence plat) que sur un substrat tridimensionnel, qui plus est de forme / géométrie complexe, et le recours à un tel revêtement de masquage (préférentiellement temporaire) permet ensuite de métalliser facilement et précisément une grande variété de substrats en matériau thermoformable, selon une pluralité de techniques de métallisation envisageables.
Ainsi, le revêtement de masquage est avantageusement temporaire, et destiné à être retiré avant et/ou pendant la métallisation sélective du substrat tridimensionnel.
Préférentiellement, ladite composition est conçue pour être liquide ou pâteuse à la température à laquelle elle est appliquée sur le substrat, et notamment est liquide ou pâteuse à une température comprise entre 20 °C et 50 °C.
De manière avantageuse, la matrice polymère organique et/ou le revêtement de masquage est alcali-sensible, et/ou alcali-soluble, de manière à pouvoir être préférentiellement dissout par un solvant alcalin (c’est-à-dire d’un pH strictement supérieur à 7).
Selon un mode de réalisation particulier, compatible avec ce qui précède, la matrice polymère organique et/ou le revêtement est soluble et/ou dispersible dans un liquide, par exemple une solution aqueuse, présentant un pH égal ou supérieur à 9.
La solution de métallisation peut éventuellement dissoudre le revêtement de masquage temporaire pendant la métallisation du substrat. Par exemple, lors de la projection de la solution de métallisation sous forme d’aérosol(s), la zone non masquée du substrat est métallisée, tandis que le revêtement de masquage temporaire est dissous et évacué dans les effluents, laissant ainsi apparaître la zone préalablement masquée par le revêtement de masquage.
Dans certains cas, le revêtement de masquage peut être destiné à permettre une activation sélective de la surface du substrat, de sorte que seule au moins une zone de la surface du substrat non masquée par le revêtement de masquage sera activée et pourra, au cours de la métallisation, recevoir un dépôt métallique pour former un ou plusieurs motif(s) métallique(s).
Avantageusement, la matrice organique comprend au moins un monomère et/ou un polymère choisi(s) parmi : les composés acryliques, les polyesters, les composés vinyliques, les composés styréniques, les polyamides, les composés acrylates, et/ou les polymères cationiques ou anioniques.
Plus précisément, ladite matrice organique comprend préférentiellement au moins un ou plusieurs des composés suivants : PETIA (triacrylate de pentaérythritol), HDDA (diacrylate d'hexanediol), IBOA (acrylate d'isobornyle), TMPTA (triacrylate de triméthylolpropane), TPGDA (diacrylate de tripropylène glycol), HEMA (méthacrylate d'hydroxyéthyle), copolymère de chlorure et d'acétate de vinyle, résine acrylique, alcool polyvinylique, polyvinylpyrrolidone, polyuréthane, copolymère acrylique de styrène, uréthane acrylate aliphatique, polyester acrylate, polyester, copolymère de méthacrylate de méthyle et d’acrylate d’éthyle, copolymère de méthacrylate de méthyle et de méthacrylate de butyle, monomère acrylate monofonctionnel, et/ou monomère acrylate trifonctionnel.
La nature exacte de la matrice organique est de préférence au moins en partie dépendante de la nature du substrat, ainsi que de la température de thermoformage de ce dernier, et elle se détermine donc préférentiellement à partir des différentes caractéristiques du revêtement et/ou de la composition exposées ici. La matrice organique apporte à la composition des propriétés importantes telles que son adhérence au substrat, sa résistance aux frottements, sa capacité à mouiller un ou plusieurs éventuels solides de la composition, et plus particulièrement sa capacité d’élongation (ou taux de déformation), sa capacité à fluer sous l’effet de la chaleur et sa sensibilité aux produits alcalins (avantageux lorsqu’il est nécessaire d’éliminer le revêtement après et/ou pendant la métallisation du substrat).
Le substrat est de préférence en matériau polymère thermoformable (matériau thermoplastique), chargé ou non, ou en matériau thermoformable composite à matrice polymère. En effet, les matériaux thermoformables polymères ou à matrice polymère sont en particulier généralement plus faciles à mettre en œuvre, du fait d’une température de ramollissement bien inférieure à celle du verre ou de la plupart des métaux. Parmi les matériaux polymères thermoformables envisageables formant le substrat, on peut citer à titre d’exemples non limitatifs le polystyrène (PS), le polystyrène «choc» (SB / HIPS), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polycarbonate (PC), l’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), le polychlorure de vinyle (PVC), le polyméthacrylate de méthyle (PMMA), ou encore les polyesters thermoplastiques, tels que par exemple l’acide polylactique (PLA), le polytéréphtalate d'éthylène (PET) et le polyéthylène téréphtalate glycolisé (PETG). Dans le cas où le substrat plat est matériau thermoformable composite à matrice polymère, le(s) polymère(s) de la matrice polymère pouvant être choisi(s), par exemple, parmi les matériaux polymères thermoformables listés ci-avant. Plus généralement, le matériau thermoformable du substrat peut être un matériau unique ou au contraire un matériau composite.
Avantageusement, la composition est conçue pour que le revêtement présente, pour une épaisseur comprise entre 0,1 µm à 30 µm d’épaisseur, par exemple (environ) égale à 5 μm d’épaisseur (+/- 1 μm), un taux de déformation avant rupture supérieur à 100%, de préférence supérieur à 300%, plus préférentiellement supérieur à 600%, plus préférentiellement encore supérieur à 1 000 %, à une température comprise entre 20 °C et 270 °C, de préférence comprise entre 50 °C et 250 °C, plus préférentiellement comprise entre 70 °C et 230 °C.
La mesure du taux de déformation se fait avantageusement à partir du thermoformage d’un motif quadrillé. Selon un exemple particulier de réalisation, un motif de carrés de 5 mm espacés de 300 µm est imprimé par sérigraphie sur un format A4 de substrat thermoformable. Le motif apparaissant après durcissement et métallisation est un quadrillage de lignes de 300 µm de large. Le substrat est thermoformé sur diverses formes de hauteurs différentes. L’échantillon est métallisé et le revêtement est retiré. Le quadrillage métallisé permet de qualifier le taux de déformation que peut supporter le revêtement de masquage. Ainsi, la mesure du carré déformé permet d’obtenir l’élongation que peut supporter le revêtement sans en altérer sa capacité à être retirée dans un milieu alcalin. La mesure s’arrête à partir du carré où il y a un court-circuit entre les lignes parallèles du carré.
Le taux de déformation avant rupture se calcule ainsi :
La distance est mesurée à l’aide d’un pied à coulisse.
Le revêtement de masquage est avantageusement thermoformable, c’est-à-dire qu’il a préférentiellement des propriétés thermoplastiques. Son caractère thermoformable explique ou contribue à expliquer ses excellentes capacités d’élongation, c’est-à-dire en substance son taux de déformation avant rupture élevé.
De manière avantageuse, la matrice polymère organique forme entre 20 et 80 % du poids total de la composition, bien qu’elle puisse selon une alternative particulière, former la totalité ou la quasi-totalité du poids total de la composition.
De façon préférentiellement, la composition comprend en outre un ou plusieurs solvants, ledit ou lesdits solvants formant entre 15 et 80 % du poids total de la composition, de préférence entre 20 et 75 % du poids total de la composition, par exemple entre 30 et 60 % du poids total de la composition. Le solvant peut avantageusement, dans le cas d’un durcissement par séchage thermique, être destiné à s’évaporer pendant le durcissement de la composition. Le solvant permet avantageusement à la composition de présenter un état liquide ou pâteux.
Ledit ou lesdits solvants comprennent avantageusement au moins un ou plusieurs des composés suivants : isopropanol, butanol, méthoxypropanol, acétate d'éthyle, acétate de butyle, cyclohexane, acétate de 2-butoxyéthanol, acétate de 2-méthoxy-1-méthyléthyle, carbonate de propylène, myristate d'isopropyle, acétate de diéthylène glycol monoéthyléther, glycérol, naphta lourd, hexane, et ou méthylcyclohexane.
Selon une variante particulière de l’invention, ledit ou lesdits solvants comprennent au moins de l’eau. Lorsque la composition comprend de l’eau, celle-ci permet optionnellement de mettre en solution un monomère ou un polymère de la matrice organique, un additif ou un autre solvant, ou encore constituer un milieu de dispersion.
De manière avantageuse, la composition est dépourvue de particules métalliques et/ou électriquement conductrices. En d’autres termes, la composition est conçue de manière à ce que le revêtement de masquage ne comprenne pas de particules métalliques et/ou de particules électriquement conductrices. Plus précisément, ni la composition ni le revêtement ne contient de particules solides métalliques électriquement conductrices, ou alors dans des proportions suffisamment faibles pour que la conductivité de la composition et/ou du revêtement soit très basse, par exemple sensiblement du même ordre de grandeur que celle d’un matériau isolant (polyéthylène par exemple). En d’autres termes encore, la composition est préférentiellement conçue pour que le revêtement soit isolant électriquement et/ou diélectrique. L’avantage d’une telle configuration est que la composition présente un coût de fabrication relativement faible, et que dans le cas où elle n’est pas enlevée ou pas complètement retirée du substrat après et/ou pendant la métallisation, le revêtement, non conducteur, ne vient pas «parasiter» la partie de surface métallisée du substrat thermoformé tridimensionnel.
De manière avantageuse, la composition comprend en outre au moins un solide organique ou inorganique dispersé, ledit solide étant de préférence formé par des particules pulvérulentes dispersées au sein des autres constituants de ladite composition. Ce solide peut conférer à la composition sa couleur, une partie de ses propriétés rhéologiques et une partie de sa résistance aux frottements. Avantageusement, ledit solide comprend une charge minérale, une charge organique, et/ou une charge fibreuse. Ledit solide comprend préférentiellement au moins un ou plusieurs des composés suivants : silice, carbonate de calcium, sulfate de baryum, hydroxyde d’aluminium, et/ou une cire. Ledit solide forme de manière avantageuse entre 0,5 à 50 %, de préférence entre 1 et 40 %, plus préférentiellement entre 1,5 et 30 %, plus préférentiellement encore entre 2 et 20 %, du poids total de la composition.
La composition est avantageusement conçue pour que le durcissement de la matrice polymère soit réalisé par séchage (thermique) et/ou application d’ultra-violets.
Le durcissement de la matrice polymère correspond avantageusement à la polymérisation et/ou la réticulation de cette dernière.
Ainsi, ladite composition comprend, selon un mode de réalisation particulier, au moins un agent photoinitiateur radicalaire, cationique ou anionique, avantageusement apte à réticuler une partie au moins de la matrice polymère lorsque la composition est soumise à des ultra-violets. Ceci est particulièrement avantageux lorsque le durcissement de la composition est réalisé au moyen d’ultra-violets.
De manière avantageuse, l’agent photoinitiateur forme entre 0,5 et 15%, de préférence entre 1 et 10%, plus préférentiellement entre 1% et 7%, du poids total de la composition. L’agent photoinitiateur comprend avantageusement au moins l’un des composés suivants : benzophénone, 1-hydroxy-cyclohexyl-phényl-cétone, diméthylhydroxyacétophénone, oxyde de diphényl (2,4,6-triméthylbenzoyl)phosphine, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2,2-diméthoxy-1,2-phénylacétophénone
La composition comprend optionnellement au moins un ou plusieurs des composés additionnels suivants : agent de rhéologie, mouillant, antimousse, dispersant, tensioactif, stabilisant, colorant, amine synergiste. Le ou les composés additionnels forment préférentiellement entre 0,01 et 10% du poids total de la composition.
De manière préférentielle, la composition est conçue pour que le revêtement présente une température de transition vitreuse et/ou une température de fusion inférieure au température de transition vitreuse du substrat.
Les différents composés de la composition permettent de lui donner des caractéristiques adéquates pour différents moyens d’applications sur différents substrats. Un exemple de certaines caractéristiques est illustré au tableau 1.
Composition inkjet | Composition sérigraphie | Composition flexographie | |
Viscosité dynamique à 25°C | 1 mPa.s à 1000 mPa.s à 25°C, préférentiellement entre 1 mPa.s à 30 mPa.s avec montée en température (en utilisation) | Non Newtonien : 500 mPa.s à 50000 mPa.s, préférentiellement entre 1000 et 10000 mPa.s, plus préférentiellement entre 1000 mPa.s et 5000 mPa.s |
Non newtonien : 30 mPa.s à 1000 mPa.s, préférentiellement entre 30 mPa.s et 500 mPa.s |
Tension superficielle | Entre 10 mN/m et 72 mN/m | Non pertinent | Entre 10 mN/m et 72 mN/m |
Granulométrie des particules ou agrégats si présents et après filtration (solide) | Entre 50 nm et 20 µm, préférentiellement entre 70 nm et 5 µm, plus préférentiellement entre 100 nm et 500 nm | Entre 50 nm et 100 µm, plus préférentiellement entre 1 µm et 20 µm, Encre plus préférentiellement entre 5 µm et 10 µm |
Entre 50 nm et 100 µm, plus préférentiellement entre 500 nm et 20 µm, plus préférentiellement entre 1 µm et 5 µm |
Par exemple, pour une composition inkjet (c’est-à-dire à «jet d’encre»), la viscosité dynamique désirée à 25°C est comprise entre 1 mPa.s et 1000 mPa.s à 25°C, préférentiellement comprise entre 1 mPa.s et 30 mPa.s avec montée en température (en utilisation), avec une tension superficielle comprise entre 10 mN/m et 72 mN/m, et une granulométrie des particules ou agrégats (c’est-à-dire en particulier le ou les solides) comprise entre 50 nm et 20 µm, préférentiellement entre 70 nm et 5 µm, plus préférentiellement entre 100 nm et 500 nm.
La composition est de préférence apte à être appliquée sur le substrat de toutes les manières appropriées (selon le substrat et le résultat désiré), par exemple par sérigraphie, par tampographie, par flexographie, par héliogravure et/ou par impression directe (par exemple, en goutte-à-goutte ou «jet d’encre»).
Selon un premier exemple conforme à l’invention, donné à titre illustratif et non limitatif, la composition comprend :
– une matrice polymère formée i) de copolymère méthacrylate de méthyle et acrylate d’éthyle, lequel copolymère représente entre 10 % et 20 % du poids total de la composition, ii) de copolymère de méthacrylate de méthyle et de méthacrylate de butyle, lequel copolymère représente entre 10 % et 20 % du poids total de la composition, iii) d’un polyamide représentant entre 5 % à 25 % du poids total de la composition, la matrice polymère représentant donc entre 25 % et 65 % du poids total de la composition ;
– un solvant formé d’un mélange de méthoxypropanol et de 2-butoxyéthanol, lequel solvant représente entre 30% et 75% du poids total de la composition ;
– un solide sous la forme d’une charge sphérique organique, lequel solide représente entre 2 % et 10 % du poids total de la composition, et présente une température de fusion inférieure à 110 °C ;
– un additif d’antimousse et d’étalement, représentant entre 1 % et 5 % du poids total de la composition.
– une matrice polymère formée i) de copolymère méthacrylate de méthyle et acrylate d’éthyle, lequel copolymère représente entre 10 % et 20 % du poids total de la composition, ii) de copolymère de méthacrylate de méthyle et de méthacrylate de butyle, lequel copolymère représente entre 10 % et 20 % du poids total de la composition, iii) d’un polyamide représentant entre 5 % à 25 % du poids total de la composition, la matrice polymère représentant donc entre 25 % et 65 % du poids total de la composition ;
– un solvant formé d’un mélange de méthoxypropanol et de 2-butoxyéthanol, lequel solvant représente entre 30% et 75% du poids total de la composition ;
– un solide sous la forme d’une charge sphérique organique, lequel solide représente entre 2 % et 10 % du poids total de la composition, et présente une température de fusion inférieure à 110 °C ;
– un additif d’antimousse et d’étalement, représentant entre 1 % et 5 % du poids total de la composition.
La composition de ce premier exemple est apte à subir un durcissement par séchage (thermique) et peut être appliquée sur le substrat avec un masque de sérigraphie.
Selon un deuxième exemple conforme à l’invention, donné à titre illustratif et non limitatif, la composition comprend :
– une matrice polymère formée i) d’une dispersion aqueuse de polyuréthane à 35 % d’extrait sec, le polyuréthane (extrait sec) représentant entre 10 % et 25 % du poids total de la composition, ii) copolymère méthacrylate de méthyle et acrylate d’éthyle, lequel copolymère représente entre 10 % et 20 % du poids total de la composition, ii) d’un monomère acrylate trifonctionnel représentant 5 % à 20 % du poids total de la composition, iii) d’un monomère acrylate monofonctionnel représentant 5 % à 15 % du poids total de la formulation, la matrice polymère représentant donc entre 20 % et 60 % du poids total de la composition ;
– un solvant formé d’un mélange i) de la phase aqueuse dans laquelle est dispersée du polyuréthane, et ii) de 2-butoxyéthanol, lequel solvant représentant entre 20 % et 60 % du poids total de la formule ;
– un additif d’antimousse et d’étalement, représentant entre 1 % et 5 % du poids total de la composition ;
– un photoinitiateur radicalaire représentant entre 1 % et 7 % du poids total de la formulation.
– une matrice polymère formée i) d’une dispersion aqueuse de polyuréthane à 35 % d’extrait sec, le polyuréthane (extrait sec) représentant entre 10 % et 25 % du poids total de la composition, ii) copolymère méthacrylate de méthyle et acrylate d’éthyle, lequel copolymère représente entre 10 % et 20 % du poids total de la composition, ii) d’un monomère acrylate trifonctionnel représentant 5 % à 20 % du poids total de la composition, iii) d’un monomère acrylate monofonctionnel représentant 5 % à 15 % du poids total de la formulation, la matrice polymère représentant donc entre 20 % et 60 % du poids total de la composition ;
– un solvant formé d’un mélange i) de la phase aqueuse dans laquelle est dispersée du polyuréthane, et ii) de 2-butoxyéthanol, lequel solvant représentant entre 20 % et 60 % du poids total de la formule ;
– un additif d’antimousse et d’étalement, représentant entre 1 % et 5 % du poids total de la composition ;
– un photoinitiateur radicalaire représentant entre 1 % et 7 % du poids total de la formulation.
La composition de ce premier exemple est apte à subir un durcissement par application d’ultra-violets (UV) et peut être appliquée sur le substrat de différentes manières (sérigraphie, impression directe, etc.).
Selon un mode de réalisation particulier, l’épaisseur du revêtement de masquage présente au moins une première portion et une deuxième portion, distinctes l’une de l’autre, l’épaisseur de la première portion étant différente de l’épaisseur de la deuxième portion. En d’autres termes, l’épaisseur du revêtement de masquage peut être variable selon l’étendue de ce dernier (tout en restant préférentiellement dans les plages de valeurs précitées). Une telle différence d’épaisseur du revêtement de masquage, de préférence dans les plages de valeurs indiquées précédemment, peut s’avérer intéressante selon certains modes de réalisation, par exemple pour adapter localement l’épaisseur du revêtement de masquage au taux de déformation auquel on souhaite soumettre une zone donnée du substrat au cours du thermoformage de ce dernier.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un revêtement de masquage filmogène. Ce revêtement est réalisé à partir du dépôt, à une surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé, d’au moins une couche de la composition telle que mentionnée ci-avant, par exemple par sérigraphie et/ou par impression directe suivi d’un durcissement de ladite composition. Ledit durcissement peut avantageusement être réalisé par application d’ultra-violets ou séchage. Le revêtement de masquage est préférentiellement, comme indiqué précédemment, alcali-sensible et/ou alcali-soluble, et se dissout et/ou se disperse avantageusement dans une solution de pH supérieur ou égal à 9.
De préférence, le revêtement de masquage présente une épaisseur comprise entre 0,1 µm à 30 µm, de préférence comprise entre 1 µm et 20 µm, de préférence encore comprise entre 3 µm et 10 µm. Une telle épaisseur permet l’obtention d’un effet barrière suffisant à la surface des zones du substrat qui ne sont pas destinées à porter ultérieurement le ou les motif(s) métallique(s). Qui plus est, une telle épaisseur contribue avantageusement à la capacité du revêtement de masquage à subir le thermoformage sans dommage significatif, le cas échéant.
Selon un troisième aspect, l’invention concerne l’utilisation d’une composition telle que mentionnée ci-avant pour réaliser un revêtement de masquage filmogène (de préférence thermoformable) à la surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé.
Claims (28)
- Composition pour réaliser un revêtement de masquage filmogène adhérant à au moins une partie d’une surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé, ladite composition comprenant au moins une matrice polymère organique formée d’un ou plusieurs monomères et/ou polymères organiques, ladite matrice polymère étant durcissable pour former ledit revêtement de masquage qui après durcissement, pour une épaisseur comprise entre 0,1 μm et 50 μm, présente un taux de déformation avant rupture supérieur à 30 %, à une température comprise entre 20 °C et 270 °C.
- Composition selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’elle est conçue pour que le revêtement présente, pour une épaisseur comprise entre 0,1 µm à 30 µm d’épaisseur, par exemple égale à 5 μm d’épaisseur, un taux de déformation avant rupture supérieur à 100 %, de préférence supérieur à 300 %, plus préférentiellement supérieur à 600 %, plus préférentiellement encore supérieur à 1 000 %, à une température comprise entre 20 °C et 270 °C, de préférence comprise entre 50 °C et 250 °C, plus préférentiellement comprise entre 70 °C et 230 °C.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite matrice organique comprend au moins un monomère et/ou un polymère choisi(s) parmi : les composés acryliques, les polyesters, les composés vinyliques, les composés styréniques, les polyamides, les composés acrylates, et/ou les polymères cationiques ou anioniques.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite matrice organique comprend au moins un ou plusieurs des composés suivants : PETIA (triacrylate de pentaérythritol), HDDA (diacrylate d'hexanediol), IBOA (acrylate d'isobornyle), TMPTA (triacrylate de triméthylolpropane), TPGDA (diacrylate de tripropylène glycol), HEMA (méthacrylate d'hydroxyéthyle), copolymère de chlorure et d'acétate de vinyle, résine acrylique, alcool polyvinylique, polyvinylpyrrolidone, polyuréthane, copolymère acrylique de styrène, uréthane acrylate aliphatique, polyester acrylate, polyester, copolymère de méthacrylate de méthyle et d’acrylate d’éthyle, copolymère de méthacrylate de méthyle et de méthacrylate de butyle, monomère acrylate monofonctionnel, et/ou monomère acrylate trifonctionnel.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite matrice organique comprend au moins un copolymère de méthacrylate de méthyle et d’acrylate d’éthyle formant de préférence entre 10 et 20 % du poids total de la composition, un copolymère de méthacrylate de méthyle et de méthacrylate de butyle formant de préférence entre 10 et 20 % du poids total de la composition, et un polyamide formant de préférence entre 5 et 25 % du poids total de la composition.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite matrice organique comprend au moins du polyuréthane formant de préférence entre 10 et 25 % du poids total de la formulation, un monomère acrylate trifonctionnel formant de préférence entre 5 et 20 % du poids total de la composition, et un monomère acrylate monofonctionnel formant de préférence entre 5 et 15% du poids total de la composition.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matrice polymère organique et/ou le revêtement de masquage est alcali-sensible.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matrice polymère organique et/ou le revêtement est soluble et/ou dispersible dans un liquide, par exemple une solution aqueuse, présentant un pH égal ou supérieur à 9.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matrice polymère organique forme entre 20 et 80 % du poids total de la composition.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un ou plusieurs solvants, ledit ou lesdits solvants formant entre 15 et 80 % du poids total de la composition, de préférence entre 20 et 75 % du poids total de la composition, par exemple entre 30 et 60% du poids total de la composition.
- Composition selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit ou lesdits solvants comprennent au moins un ou plusieurs des composés suivants : isopropanol, butanol, méthoxypropanol, acétate d'éthyle, acétate de butyle, cyclohexane, acétate de 2-butoxyéthanol, acétate de 2-méthoxy-1-méthyléthyle, carbonate de propylène, myristate d'isopropyle, acétate de diéthylène glycol monoéthyléther, glycérol, naphta lourd, hexane, et ou méthylcyclohexane.
- Composition selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que ledit ou lesdits solvants comprennent au moins de l’eau.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle est dépourvue de particules métalliques et/ou électriquement conductrices.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle est conçue pour que le revêtement soit isolant électriquement et/ou diélectrique.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre au moins un solide organique ou inorganique dispersé, ledit solide étant de préférence formé par des particules pulvérulentes dispersées au sein des autres constituants de ladite composition.
- Composition selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit solide comprend une charge minérale, une charge organique, et/ou une charge fibreuse.
- Composition selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que ledit solide comprend au moins un ou plusieurs des composés suivants : silice, carbonate de calcium, sulfate de baryum, hydroxyde d’aluminium, et/ou une cire.
- Composition selon l’une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que ledit solide forme entre 0,5 % à 50 %, de préférence entre 1 % et 40 %, plus préférentiellement entre 1,5 % et 30 %, plus préférentiellement encore entre 2 % et 20 %, du poids total de la composition.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un agent photoinitiateur radicalaire, cationique ou anionique, apte à réticuler une partie au moins de la matrice polymère lorsque la composition est soumise à des ultra-violets.
- Composition de revêtement selon la revendication précédente, caractérisée en ce l’agent photoinitiateur forme entre 0,5 % et 15 %, de préférence entre 1 % et 10 %, plus préférentiellement entre 1 % et 7 %, du poids total de la composition.
- Composition de revêtement la revendication 19 ou 20, caractérisée en ce que l’agent photoinitiateur comprend au moins l’un des composés suivants : benzophénone, 1-hydroxy-cyclohexyl-phényl-cétone, diméthylhydroxyacétophénone, oxyde de diphényl (2,4,6-triméthylbenzoyl)phosphine, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2,2-diméthoxy-1,2-phénylacétophénone.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un ou plusieurs des composés additionnels suivants : agent de rhéologie, mouillant, antimousse, dispersant, tensioactif, stabilisant, colorant, amine synergiste.
- Composition selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le ou les composés additionnels forment entre 0,01 % et 10 % du poids total de la composition.
- Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle est conçue pour que le revêtement présente une température de transition vitreuse et/ou une température de fusion inférieur à la température de transition vitreuse du substrat.
- Revêtement de masquage filmogène, réalisé à partir du dépôt, à une surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé, d’au moins une couche de la composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, par exemple par sérigraphie et/ou par impression directe suivi d’un durcissement de ladite composition.
- Revêtement de masquage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il présente une épaisseur comprise entre 0,1 µm à 30 µm, de préférence comprise entre 1 µm et 20 µm, de préférence encore comprise entre 3 µm et 10 µm.
- Revêtement de masquage selon la revendication 25 ou 26, caractérisé en ce que le revêtement de masquage présente au moins une première portion et une deuxième portion, distinctes l’une de l’autre, l’épaisseur de la première portion étant différente de l’épaisseur de la deuxième portion.
- Utilisation d’une composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 24 pour réaliser un revêtement de masquage filmogène à une surface d’un substrat destiné à être thermoformé pour la fabrication d’un article tridimensionnel sélectivement métallisé.
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- 2022-03-04 FR FR2201908A patent/FR3133193A1/fr active Pending
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