WO2011124825A1 - Procede de decoration d'un objet, et installation associee - Google Patents

Procede de decoration d'un objet, et installation associee Download PDF

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    • B44C1/1716—Decalcomanias provided with a particular decorative layer, e.g. specially adapted to allow the formation of a metallic or dyestuff layer on a substrate unsuitable for direct deposition

Definitions

  • the invention relates to a method of decorating an object comprising a step of transfer by application to the object to be decorated of a printed transfer medium with at least one thermoacfivable substance and heating of the object to be decorated associated with the support of dipping transfer of the object to be decorated associated with the transfer medium in a bath.
  • a process of decoration by transfer consists of a succession of steps: first of all the impression of the decoration with a so-called thermoacfive ink on a transfer medium (paper or other), then the application of the printed side of the support on the surface of the piece to decorate, then the heating of the support while applying pressure, the ink then migrates to the surface to be decorated and transfers the symmetrical decor. The cooled part is then cleared of the transfer medium to reveal the decor.
  • the temperature must be greater than the activation temperature of the ink to allow its change of state (sublimation: direct passage from the solid state to the gaseous state, or fusion: direct passage from the solid state to the liquid state);
  • a pressure gradient must be maintained between the surface of the part to be decorated and the support of the ink so that the activated ink is forced to migrate preferentially towards the part.
  • the oldest method is to use a heating press, the temperature increase being provided by heating trays and the pressure provided by the pressing of the support on the piece to be decorated.
  • This device allows only the realization of plane pieces (two dimensions) or three-dimensional little complex (eg coffee cups).
  • the best known technique is to use a flexible transfer support to marry the curves of the piece to be decorated and then the whole piece and transfer positioned correctly on the surface of the piece are placed in a membrane sealed inside which a vacuum is created by suction. The new vacuum assembly is then placed in an oven to sublimate the ink.
  • An alternative is also for simple parts (pen body, cutlery handles ...) to place the parts and their transfer medium in a silicone mold that maintains pressure on the workpiece due to the elasticity of the silicone. The whole is then placed in an oven.
  • the techniques mentioned above are slow (several tens of minutes for a transfer) or involve particularly heavy installations for their implementation.
  • the invention proposes a novel method of decoration by transfer, not having the disadvantages of the prior art. More specifically, the invention proposes a method of decorating an object comprising a transfer step by application to the object to be decorated of a printed transfer medium with at least one thermoacfivable substance and heating the object to be decorated associated to the transfer support by dipping the object to be decorated associated with the transfer medium in a bath, characterized in that the bath is a fluid bath of solid particles maintained at a temperature suitable for the activation of said thermoacfivable substance.
  • the method according to the invention does not use molten metal and the solid state of the materials used for producing the bath is not modified.
  • the heating time is low, of the same order of magnitude as in the case of a bath of liquid metal.
  • the method according to the invention therefore does not have the disadvantages of prior methods.
  • the heat-activatable ink is, for example, a sublimable ink, ie an ink which passes from the solid state to the gaseous state under the effect of heat without going through the liquid state, or a hot-melt ink, that is to say an ink which passes from the solid state to the liquid state under the effect of heat.
  • the transfer medium may be a nonwoven sheet or a flexible fabric or any other medium that can be printed with thermoacfusable inks.
  • the criterion of choice of support will be based on the wettability of the ink and the flexibility required to cover all areas to decorate the room.
  • the fluid bath is a bath of solid particles (also called fluidized bed) which can be fluidized by a flow of gas such as:
  • An inert gas for example argon or nitrogen
  • a reactive gas for example an oxidant such as ozone or an acid such as hydrochloric acid.
  • Carbon dioxide and, a fortiori, air have the advantage of being easily available and inexpensive.
  • An inert gas has the advantage of avoiding any reaction with the solid particles of the bath and / or with the object to be decorated.
  • a reactive gas has the advantage of being able to chemically activate certain inks.
  • the solid particles are preferably dense particles, to apply on the object to decorate a pressure sufficient to transfer.
  • the particles are particles of silica, sand, polytetrafluoroethylene (Teflon (TM)), zirconia or metal shot. These materials have the advantage of being sufficiently dense, and of being substantially less expensive than the metals used by the metal bath process. In addition, these materials have a good heat exchange coefficient, which allows to quickly heat the transfer medium and the object to be decorated.
  • the particles may have a diameter of 10 to 900 micrometers. Such particle diameters make it easy to produce a fluid bath of solid particles. For particles of silica, zirconia or metal shot, a diameter of between 80 and 400 microns give good results.
  • the duration of the heating can be between 1 second and 5 minutes. It depends in particular on the colors and compositions of the inks used and the material and shape of the transfer medium. For sublimable ink-type inks and depending on the color of these inks, a duration of between 1 minute and 4 minutes gives good results.
  • the choice of the material and the size of the particles makes it possible to optimize the heat exchange coefficient of the fluidized bath and thus to minimize the duration of the heating of the object to be decorated.
  • the appropriate temperature is preferably between the minimum temperature necessary to detach the ink from the transfer medium and the maximum temperature supported by the object without changing its structure.
  • a temperature of between 140 and 250 ° C gives good results for the decoration of objects made of polymeric materials.
  • the gas flow used to fluidize the bath has a speed between zero and three times the bath fluidization rate.
  • the speed of the gas flow makes it possible to adjust the pressure exerted on the object to be decorated.
  • the pressure decreases as the speed increases.
  • the fluidization velocity is the minimum velocity of the gas flow necessary to fluidize the mass of solid particles.
  • the applied pressure must be sufficient and homogeneous to favor a homogeneous and quality transfer of the ink.
  • a too high speed of the gas flow has the consequence of too fluidizing the bath and causes insufficient pressure on the walls of the object to be decorated.
  • a too high flow rate causes non-homogeneous pressure and unwanted turbulence on the surface of the object to be decorated, which results in a transfer of poor quality.
  • a low gas flow, of the order of one to two times the fluidization rate of the bath gives good results.
  • the objects to be decorated can be made of any type of material with a temperature between 140 and 250 ° C for a time between 1 second and 5 minutes.
  • the materials are plastics, in particular crystalline plastics including polyacetals and polyamides, or lacquered metals such as aluminum coated with epoxy lacquer.
  • the invention also relates to an installation for carrying out a method as described above, comprising a thermostatically controlled fluid bath of solid particles.
  • the invention can be used for decorating any type of object by transferring a decoration pattern made in ink from a transfer medium to the object.
  • the invention is particularly interesting for:
  • a method according to the invention comprises a transfer step by applying a printed transfer medium with at least one thermo-activatable substance to the object to be decorated and heated with the object to be decorated associated with the transfer medium by soaking the object to decorate associated with the transfer medium in a bath.
  • the object to be decorated is a cover, for example a knife, polyamide 66 (Radilon (TM)).
  • the transfer medium 1 is chosen as a function of the shape, simple or complex, of the object to be decorated and the selected thermo-activatable substances.
  • the transfer medium is a sheet of flexible paper suitable for sublimation and printed with one or more sublimable inks according to a printing process known elsewhere, for example rotogravure, screen printing or printing. using an inkjet printer.
  • the inked face of the transfer medium 1 is applied against the surface of the object to be decorated 2 and is held in position by an adhesive.
  • the assembly 3 formed by the coated object of the transfer medium is then held on a support 4 to be immersed in a hot bath.
  • the bath 5 is a bath of zirconia particles with a diameter of 150 to 200 microns.
  • the bath is fluidized by a stream of air at a rate of 1.5 times the fluidization rate of the bath.
  • the bath is maintained at a temperature of 190 ° C by an electrical resistance and the room is maintained 120 seconds in the bath.
  • the decorated object 6 is then taken out of the bath and cooled in ambient air before being freed from the transfer medium.
  • the bath is fluidized again after transfer, to remove the object from the bath.
  • the fluid bath is stopped so that the particles apply by gravity an appropriate pressure on the object to be decorated.
  • the bath is fluidized so as not to damage the decor.

Landscapes

  • Printing Methods (AREA)
  • Decoration By Transfer Pictures (AREA)

Abstract

L'invention concerne un nouveau procédé de décoration d'un objet comprenant une étape de transfert par application d'un support de transfert (1) imprimé avec au moins une substance thermoactivable sur l'objet à décorer (2) et chauffage de l'objet à décorer associé au support de transfert par trempage de l'objet à décorer associé au support de transfert dans un bain (5). Selon l'invention, le bain est un bain fluide de particules solides maintenu à une température appropriée pour l'activation de la dite substance thermoactivable. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé de décoration tel que décrit ci-dessus. L'invention est notamment intéressante pour : • la décoration de pièces plastiques, par exemple des ustensiles de cuisine, des pièces plastiques apparentes d'appareils électriques, des objets publicitaires; • la décoration d'objets en matériau poreux tel que le bois • la décoration d'objets en métal laqué, par exemple des boiseries ou des volets en métal laqué.

Description

Procédé de décoration d'un objet, et installation associée
Domaine technique et état de l'art
L'invention concerne un procédé de décoration d'un objet comprenant une étape de transfert par application sur l'objet à décorer d'un support de transfert imprimé avec au moins une substance thermoacfivable et chauffage de l'objet à décorer associé au support de transfert par trempage de l'objet à décorer associé au support de transfert dans un bain.
Un procédé de décoration par transfert consiste en une succession d'étapes : tout d'abord l'impression du décor avec une encre dite thermoacfive sur un support de transfert (papier ou autre), puis l'application de la face imprimée du support sur la surface de la pièce à décorer, ensuite le chauffage du support tout en appliquant une pression, l'encre migre alors vers la surface à décorer et transfert le symétrique du décor. La pièce refroidie est ensuite débarrassée du support de transfert pour révéler le décor.
Un tel procédé de décoration est bien connu de l'homme de l'art pour la décoration d'objets de communication (tasses, assiettes...) ou de textiles. Pour que le transfert de l'encre vers l'objet à décorer soit efficace, deux conditions doivent être réunies :
• la température doit être supérieure à la température d'activation de l'encre pour permettre son changement d'état (sublimation : passage direct de l'état solide à l'état gazeux ; ou fusion : passage direct de l'état solide à l'état liquide) ;
• un gradient de pression doit être maintenu entre la surface de la pièce à décorer et le support de l'encre afin que l'encre activée soit contrainte à migrer préférenfiellement vers la pièce.
Le procédé le plus ancien consiste à utiliser une presse chauffante, l'augmentation de température étant assurée par des plateaux chauffants et la pression assurée par le pressage du support sur la pièce à décorer. Ce dispositif permet seulement la réalisation de pièces planes (deux dimensions) ou tridimensionnelles peu complexes (ex. tasses à café). Pour réaliser des pièces plus complexes, la technique la plus connue consiste à utiliser un support de transfert souple pour pouvoir épouser les courbes de la pièce à décorer puis l'ensemble pièce et transfert positionné correctement à la surface de la pièce sont placés dans une membrane étanche à l'intérieur de laquelle un vide est créé par aspiration. Le nouvel ensemble en dépression est alors placé dans un four pour procéder à la sublimation de l'encre. Une alternative consiste également, pour des pièces simples (corps de stylo, manches de couverts...) à placer les pièces et leur support de transfert dans un moule en silicone qui maintient une pression sur la pièce du fait de l'élasticité de la silicone. L'ensemble est alors placé dans un four. Les techniques évoquées ci-dessus sont lentes (plusieurs dizaines de minutes pour un transfert) ou font intervenir des installations particulièrement lourdes pour leur mise en œuvre.
Une autre solution particulièrement élégante a été développée par M. Claveau (FR2856632 et FR2879124) et consiste à immerger la pièce et son support de transfert dans un bain d'alliage en fusion. Le métal chaud fournit la chaleur nécessaire au transfert et la densité du métal en fusion génère une pression suffisante sur la pièce pour obtenir rapidement de bons résultats. Toutefois, ce procédé fait intervenir de grandes quantités de métaux non ferreux tels que le plomb, l'étain, le cadmium et / ou le bismuth. L'exposition prolongée à ces métaux à basse tension de vapeur saturante constitue un risque important pour la santé de l'opérateur et un danger de pollution en cas d'incident. De plus, la préparation du bain suppose un changement d'état des métaux, ce qui nécessite une quantité d'énergie importante pour fournir la chaleur latente nécessaire à la fusion des métaux.
Description de l'invention
L'invention propose un nouveau procédé de décoration par transfert, ne présentant pas les inconvénients des techniques antérieures. Plus précisément, l'invention propose un procédé de décoration d'un objet comprenant une étape de transfert par application sur l'objet à décorer d'un support de transfert imprimé avec au moins une substance thermoacfivable et chauffage de l'objet à décorer associé au support de transfert par trempage de l'objet à décorer associé au support de transfert dans un bain, caractérisé en ce que le bain est un bain fluide de particules solides maintenu à une température appropriée pour l'activation de la dite substance thermoacfivable.
Le procédé selon l'invention n'utilise pas de métal en fusion et l'état solide des matériaux utilisés pour la réalisation du bain n'est pas modifié. De plus, la durée du chauffage est faible, du même ordre de grandeur que dans le cas d'un bain de métal liquide. Le procédé selon l'invention ne présente donc pas les inconvénients des procédés antérieurs.
L'encre thermoactivable est par exemple une encre sublimable, c'est à dire une encre qui passe de l'état solide à l'état gazeux sous l'effet de la chaleur sans passer par l'état liquide, ou une encre thermofusible, c'est à dire une encre qui passe de l'état solide à l'état liquide sous l'effet de la chaleur.
Le support de transfert peut être une feuille non tissée ou un tissu souple ou tout autre support pouvant être imprimé avec des encres thermoacfivables. Le critère de choix du support se fera en fonction de la mouillabilité de l'encre et de la souplesse requise pour couvrir toutes les zones à décorer de la pièce.
Le bain fluide est un bain de particules solides (encore appelé lit fluidisé) qui peut être fluidisé par un flux de gaz tel que :
• de l'air, du gaz carbonique
· un gaz inerte, par exemple de l'argon ou de l'azote
• un gaz réactif, par exemple un oxydant tel que l'ozone ou un acide tel que l'acide chlorhydrique.
Le gaz carbonique et, à fortiori, l'air présentent l'avantage d'être facilement disponibles et peu chers. Un gaz inerte présente l'avantage d'éviter toute réaction avec les particules solides du bain et / ou avec l'objet à décorer. Un gaz réactif présente l'avantage de pouvoir activer chimiquement certaines encres. Les particules solides sont de préférence des particules denses, pour appliquer sur l'objet à décorer une pression suffisante au transfert. Les particules sont des particules de silice, de sable, de polytétrafluoroéthylène (Teflon (TM)), de zircone ou de grenaille métallique. Ces matériaux présentent l'avantage d'être suffisamment denses, et d'être sensiblement moins chers que les métaux utilisés par le procédé à bain métallique. De plus, ces matériaux présentent un bon coefficient d'échange thermique, ce qui permet de chauffer rapidement le support de transfert et l'objet à décorer.
Les particules peuvent avoir un diamètre de 10 à 900 micromètres. De tels diamètres de particules permettent de réaliser facilement un bain fluide de particules solides. Pour des particules de silice, de zircone ou de grenaille métallique, un diamètre compris entre 80 et 400 micromètres donnent de bons résultats.
La durée du chauffage peut être comprise entre 1 seconde et 5 minutes. Elle dépend notamment des couleurs et des compositions des encres utilisées et de la matière et de la forme du support de transfert. Pour des encres de type encres sublimables et en fonction de la couleur de ces encres, une durée comprise entre 1 minute et 4 minutes donne de bons résultats. Le choix du matériau et de la taille des particules permet d'optimiser le coefficient d'échange thermique du bain fluidisé et ainsi de minimiser la durée du chauffage de l'objet à décorer.
La température appropriée est de préférence comprise entre la température minimale nécessaire au décollement de l'encre du support de transfert et la température maximale supportée par l'objet sans modification de sa structure. Une température comprise entre 140 à 250°C donne de bons résultats pour la décoration d'objets en matériaux polymères.
Le flux de gaz utilisé pour fluidifier le bain a une vitesse comprise entre zéro et trois fois la vitesse de fluidisation du bain. La vitesse du flux de gaz permet d'ajuster la pression exercée sur l'objet à décorer. La pression diminue lorsque la vitesse augmente. La vitesse de fluidisation est la vitesse minimale du flux gazeux nécessaire pour fluidiser la masse de particules solides. La pression appliquée doit être suffisante et homogène pour favoriser un transfert homogène et de qualité de l'encre. Une vitesse du flux de gaz trop élevée a pour conséquence de trop fluidiser le bain et entraîne une pression insuffisante sur les parois de l'objet à décorer. De plus, une vitesse de flux trop élevée entraîne une pression non homogène et des turbulences non souhaitées sur la surface de l'objet à décorer, ce qui se traduit par un transfert de mauvaise qualité. L'expérience montre qu'une vitesse de flux supérieure à trois fois la vitesse de fluidisation se traduit par un transfert de mauvaise qualité. Un flux de gaz faible, de l'ordre de un à deux fois la vitesse de fluidisation du bain, donne de bons résultats.
Les objets à décorer peuvent être réalisés en tout type de matériau supportant une température comprise entre 140 et 250°C pendant un temps compris entre 1 seconde et 5 minutes. Préférenfiellement, les matériaux sont des plastiques, en particulier des plastiques cristallins dont les polyacétals et les polyamides, ou des métaux laqués tel que de l'aluminium recouvert de laque époxy. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit ci-dessus, comprenant un bain fluide thermostaté de particules solides. L'invention peut être utilisée pour la décoration de tout type d'objet par transfert d'un motif de décoration réalisé à l'encre depuis un support de transfert vers l'objet. L'invention est notamment intéressante pour :
• la décoration de pièces plastiques, par exemple des ustensiles de cuisine (manches de couverts, récipients divers, etc.), des pièces plastiques apparentes d'appareils électriques (caches de prises ou d'interrupteurs électriques, boîtiers d'appareil électroménagers, etc.), des objets publicitaires (tasses, stylos, etc.) ;
• la décoration d'objets en matériau poreux tel que le bois
• la décoration d'objets en métal laqué, par exemple des boiseries ou des volets en métal laqué. Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'exemples de mise en oeuvre de procédés selon l'invention. Cet exemple est donné à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec le dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma de principe d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé de décoration selon l'invention
Description d'un mode de réalisation de l'invention
Comme dit précédemment, un procédé selon l'invention comprend une étape de transfert par application d'un support de transfert imprimé avec au moins une substance thermoactivable sur l'objet à décorer et chauffage de l'objet à décorer associé au support de transfert par trempage de l'objet à décorer associé au support de transfert dans un bain.
Dans un exemple, l'objet à décorer est un couvert, par exemple un couteau, en polyamide 66 (Radilon (TM)).
Le support de transfert 1 est choisi en fonction de la forme, simple ou complexe, de l'objet à décorer et des substances thermoactivables choisies. Le support de transfert est dans l'exemple une feuille de papier souple adaptée à la sublimation et imprimée avec une ou des encres sublimables selon un procédé d'impression connu par ailleurs, par exemple l'héliogravure, la sérigraphie ou l'impression à l'aide d'une imprimante jet d'encre. La face encrée du support de transfert 1 est appliquée contre la surface de l'objet à décorer 2 et est maintenue en position par un adhésif. L'ensemble 3 formé par l'objet enrobé du support de transfert est ensuite maintenu sur un support de préhension 4 pour être plongé dans un bain chaud.
Dans l'exemple, le bain 5 est un bain de particules de zircone de diamètre 150 à 200 micromètre. Le bain est fluidisé par un courant d'air à une vitesse de 1,5 fois la vitesse de fluidisation du bain. Le bain est maintenu à une température de 190°C par une résistance électrique et la pièce est maintenue 120 secondes dans le bain.
L'objet décoré 6 est ensuite sorti du bain et refroidi à l'air ambiant avant d'être débarrassé du support de transfert. Dans une variante :
• l'objet à décorer est plongé dans le bain fluide de particules solides, puis
• la circulation du fluide est arrêtée (vitesse amenée à zéro) pendant toute la durée du transfert,
• le bain est à nouveau fluidisé après transfert, pour sortir l'objet du bain. Ainsi, pendant la phase de transfert, le bain fluide est arrêté de sorte que les particules appliquent par gravité une pression appropriée sur l'objet à décorer. Pendant les phases d'insertion et de sortie de l'objet par contre, le bain est fluidisé pour ne pas endommager le décor.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de décoration d'un objet comprenant une étape de transfert par application sur l'objet à décorer (2) d'un support de transfert (1) imprimé avec au moins une substance thermoactivable et chauffage de l'objet à décorer associé au support de transfert par trempage de l'objet à décorer associé au support de transfert dans un bain (5), caractérisé en ce que le bain est un bain fluide de particules solides maintenu à une température appropriée pour l'activation de la dite substance thermoactivable.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le bain fluide est un bain de particules solides fluidisé par un flux de gaz tel que :
• de l'air, du gaz carbonique
· un gaz inerte, par exemple de l'argon ou de l'azote
• un gaz réactif, par exemple un oxydant tel que l'ozone ou un acide tel que l'acide chlorhydrique
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les particules solides sont des particules denses.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les particules sont des particules de silice, de sable, de polytétrafluoroéthylène (téflon (TM)), de zircone ou de grenaille métallique.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les particules ont un diamètre de 10 à 900 micromètres et de préférence entre 80 et 400 micromètres.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la durée du chauffage est comprise entre 1 seconde et 5 minutes, et de préférence entre 1 minute et 4 minutes.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la température appropriée est comprise entre la température minimale nécessaire au décollement de l'encre du support de transfert et la température maximale supportée par l'objet sans modification de sa structure, et de préférence comprise entre 140 à 250°C.
8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel le flux de gaz a une vitesse comprise entre zéro et trois fois la vitesse de fluidisation du bain, et de préférence entre un et deux fois la vitesse de fluidisation du bain.
9. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant un bain (5) fluide thermostaté de particules solides.
10. Utilisation d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8, pour :
• la décoration de pièces plastiques, par exemple des ustensiles de cuisine, des pièces plastiques apparentes d'appareils électriques, des objets publicitaires ;
• la décoration d'objets en matériau poreux tel que le bois
· la décoration d'objets en métal laqué, par exemple des boiseries ou des volets en métal laqué.
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