WO2019086644A1 - Traitement laser des lisieres de marouflage - Google Patents

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laser
contour
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decorative coating
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Stéphane GUILLIER
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Compagnie Plastic Omnium
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    • B44C3/005—Removing selectively parts of at least the upper layer of a multi-layer article

Definitions

  • the invention relates to a method of depositing a layer of paint, and more generally of a decorative coating layer by spraying a trim part.
  • part of a side room one face is visible from the outside and that requires a special surface treatment to meet the aesthetic requirements.
  • decorative parts elements such that a rear tailgate, a front spoiler, a side door, a bonnet, etc.
  • These parts are produced by molding appearance of an opaque thermoplastic material and are painted in the color specified by the vehicle manufacturer.
  • the play of appearance has one or more areas for protection that must remain as clean as possible and remain free of decorative coating.
  • the fastening area should be as clean as possible before glue is applied and should not receive paint.
  • areas of the trim part in particular those which are capable of passing light, for example those in transparent or translucent materials, the back of which are arranged elements for lighting, and must be free from any layer of paint that may filter the light rays.
  • temporary masking elements are used, otherwise known as marouflage. These masking elements may be in the form of adhesives, whose shape is adapted, and which are deposited manually by an operator. To reduce the costs of this operation and improve the quality of the protection, it is also known to deposit on the area to be protected a fluid material forming, in solidifying, a temporary masking layer.
  • This temporary masking layer is a hot melt adhesive ( "hot melt” in English) which can therefore reach easily applied to the liquid state. Once applied the glue solidifies by cooling and adheres sufficiently on the surface of the room without leaving gaps where could penetrate the paint, while maintaining a good resistance to shocks and clashes that may occur during the handling of parts during the painting process.
  • the layer is removed Temporary hide masking to clear the surface free of paint.
  • the invention aims to provide a solution to the problem above.
  • the method for depositing a sprinkler decorative coating on a side piece to the surface of which a first area is defined to make free of decorative coating, and delimited by an edge according a first given contour provides for performing the following steps:
  • Step A depositing on said first zone a temporary masking element whose surface is included entirely in said first zone, the portion covered by the temporary masking element defining a second zone delimited by a second contour,
  • Step B depositing one or more decorative layers of coating on the entire surface of the trim part, and allowed to cure the decorative coating for a predetermined time
  • Step C remove the temporary masking element and,
  • Step D Using a pulsed laser, removing the decorative coating layer between the second and the first contour.
  • This technology is based on the use of the light beam to create a thermal and mechanical interaction with the decorative coating layer.
  • the pulsation corresponds to a laser shot in which a very concentrated energy is produced for a very short time of the order of a few nanoseconds.
  • This laser firing has the effect of raising the coating layer at a very high temperature leading to its melting and then its vaporization, eventually leading to the creation of a plasma.
  • the formation and relaxation of the plasma produces mechanical shock waves and acoustic waves that propagate in the material, fragment it, and cause the ejection of particles of various sizes.
  • the underlying material forming the piece of appearance is not affected by this treatment.
  • the method according to the invention may also comprise in isolation, or in combination, the following characteristics:
  • Step C is executed after step D.
  • step C Upon completion of step C and step D, a layer of translucent varnish on the entire part of appearance.
  • the distance between the first contour and the second contour is between 1 mm and 10 mm.
  • a laser emitting pulses of light at a frequency between 0.2KHz and 25KHz is used.
  • a pulse laser is used whose peak power is between 25W and 1000W and preferably between 50W and 300W.
  • a CO2 laser pulse laser is used.
  • an NdYAG pulse laser is used.
  • a fiber pulse laser is used.
  • a light beam formed by the laser is moved on the surface of the appearance part at a scanning speed of between 2m / s and 5m / s.
  • a focal diameter of the light beam at the impingement of said beam on the surface of the trim part is between 0.1 mm and 0.5 mm.
  • Figure 1 is a schematic view of a part of the appearance outcome of step A.
  • Figure 2 is a schematic view of the appearance of part at the end of step B.
  • Figure 3a is a schematic view of the trim part at the end of step C and before the execution of step D
  • Figure 3b is a schematic view of the part in appearance according to an alternative embodiment of the invention, at the end of step D is performed prior to step C.
  • FIG. 4 is a schematic view of the appearance part at the end of steps C and D.
  • Exhibit Aspect 1 shown in Figure 1 illustrates a front portion of the vehicle on which it is desired to deposit a decorative element without covering a first area 10 delimited by an edge, represented in dotted lines, and defining a first contour 11 .
  • the first area 10 may correspond, for example, an area of the room where appearance is desired to allow light.
  • a temporary masking element 2 such as an adhesive film, or a fluid material such that a thermoplastic adhesive forming, by solidifying a layer of temporary masking.
  • the portion covered by the temporary masking element 2 defines a second zone 20.
  • the edge of the temporary masking element forms a second contour 21 delimiting the second zone 20.
  • the temporary masking member 2 is fully included within said first region 10. In other words, the second contour 21 does not have an intersection with the first contour 11.
  • step B are sprayed the entire part of one side of a decoration coating 3 such that a paint.
  • paint is coated workpiece Aspect 1, as well as temporary masking element 2 and the surface 30 between the second contour 21 defined by the temporary masking element 2, and the first contour 11 .
  • step D using a short pulse laser (not shown), the decorative coating layer remaining is removed within the first area and corresponding to the surface 30 between the first contour 11 and the second contour 21.
  • steps C and D we obtain an identical configuration, illustrated in FIG. FIG. 4, in which all the paint present in the first zone 10 delimited by the first contour 11 has been removed.
  • the pulse laser source used to perform this cleaning operation may be of the CO 2 laser type, semiconductor laser or fiber laser.
  • the peak output power of the laser is between 25W and 1000W and preferably between 50W and 300W.
  • the laser emits pulses of the order of a few nanoseconds at a frequency that can range from a few tens of Hz up to 25 KHz, and preferably at a frequency of the order of 20 KHz.
  • the wavelength of the emitted light varies depending on the type of laser used.
  • a laser NdYAG solid type semiconductor device emitting light of a wavelength of 1064 nm, a fiber laser emitting light at a wavelength between 900nm and 10OOnm, or a CO 2 laser emitting light whose wavelength is between 9000nm and 12000nm.
  • [0035] is adjusted the mirrors and lenses of the optical device so that the focal diameter of the light beam at the impingement of said beam on the workpiece surface in appearance is between 0.1 mm and 0.5 mm.
  • a control means (not shown) having stored therein the shape and position in space of the first and second contour, controls the galvanometric head according displacement strategies adapted to remove the coating layer decor the surface 30 in the shortest possible time and with the best precision, particularly at the edge forming the first contour 11. Also, the smaller the distance between the first and the second contour, the longer the duration of this operation is weak.
  • Edge 21 of the temporary masking member defining a second contour.

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Abstract

Procédé de dépôt d'un revêtement de décor (3) par aspersion sur une pièce d'aspect (1) à la surface de laquelle on définit une première zone (10) à rendre exempte de revêtement de décor, délimitée par une lisière selon un premier contour (11) donné, dans lequel on exécute les étapes suivantes : − Etape A : on dépose sur ladite première zone (10) un élément de masquage temporaire (2) dont la surface est incluse en totalité dans ladite première zone (10), la partie recouverte par l'élément de masquage temporaire définissant une seconde zone (20) délimitée par un second contour (21), − Etape B : on dépose une ou plusieurs couches de revêtement de décor (3) sur l'ensemble de la surface de la pièce d'aspect (1), et on laisse durcir le revêtement de décor pendant une durée prédéterminée, − Etape C : on enlève l'élément de masquage temporaire (2) et, − Etape D : à l'aide d'un laser à impulsion, on enlève la couche de revêtement de décor (3) comprise entre le deuxième (21) et le premier (11) contour.

Description

TRAITEMENT LASER DES LISIERES DE MAROUFLAGE
[001] L'invention concerne un procédé de dépôt d'une couche de peinture et plus généralement d'une couche de revêtement de décor par aspersion d'une pièce d'aspect.
[002] On entend ici par pièce d'aspect une pièce dont une face est visible de l'extérieur et qui nécessite un traitement de surface particulier pour répondre à des exigences esthétiques. Dans un véhicule automobile, sont considérées comme des pièces d'aspect, des éléments tels qu'un hayon arrière, un becquet avant, une porte latérale, un capot, etc. Ces pièces d'aspect sont réalisées par moulage d'un matériau thermoplastique opaque et sont peintes dans le coloris spécifié par le constructeur automobile.
[003] Il arrive fréquemment que la pièce d'aspect présente une ou plusieurs zones à protéger qui doivent demeurer aussi propres que possible et rester dépourvues de revêtement de décor. C'est le cas par exemple des zones de fixation permettant de fixer la pièce d'aspect à une autre pièce par collage, lorsque l'assemblage des deux pièces se fait après le dépôt du revêtement de décoration. La zone de fixation doit rester la plus propre possible avant le dépôt de la colle et ne doit pas recevoir de peinture. C'est aussi le cas des zones de la pièce d'aspect, notamment celles qui sont aptes à laisser passer la lumière, par exemple celles en matières transparente ou translucides, à l'arrière desquelles sont disposés des éléments d'éclairage, et qui doivent être exempts de toute couche de peinture susceptible de filtrer les rayons lumineux.
[004] De manière connue, avant de peindre la pièce d'aspect, on utilise des éléments de masquage temporaire, autrement désignés marouflage. Ces éléments masquage peuvent se présenter sous la forme d'adhésifs, dont la forme est adaptée, et qui sont déposés manuellement par un opérateur. Pour réduire les coûts de cette opération et améliorer la qualité de la protection, il est également connu de déposer sur la zone à protéger une matière fluide formant, en se solidifiant, une couche de masquage temporaire. Cette couche de masquage temporaire est une colle thermofusible (« hot melt » en anglais) qui peut donc s'appliquer facilement à l'état liquide. Une fois appliquée la colle se solidifie en refroidissant et adhère suffisamment sur la surface de la pièce sans laisser d'interstices par où pourrait pénétrer la peinture, tout en conservant une bonne résistance aux chocs et aux accrochages pouvant survenir pendant la manipulation des pièces au cours du processus de mise en peinture.
[005] Au cours de l'opération d'aspersion proprement dite, la peinture peut ainsi recouvrir les éléments adhésifs ou la colle, sans atteindre la zone de la pièce recouverte par l'élément de masquage temporaire.
[006] Après l'application et le séchage du revêtement de décor, on enlève la couche de masquage temporaire par pelage pour dégager la surface exempte de peinture.
[007] Toutefois, au cours de cette opération, il peut se produire des arrachements de peinture à la lisière de l'élément de masquage temporaire et de la couche de peinture. La lisière présente alors des irrégularités qui nuisent à la qualité esthétique de l'ensemble, ce qui est particulièrement visible pour les pièces laissant passer la lumière.
[008] L'invention a pour objet d'apporter une solution au problème ci-dessus.
[009] Selon l'invention, le procédé de dépôt d'un revêtement de décor par aspersion sur une pièce d'aspect à la surface de laquelle on définit une première zone à rendre exempte de revêtement de décor, et délimitée par une lisière selon un premier contour donné, prévoit que l'on exécute les étapes suivantes :
Etape A : on dépose sur ladite première zone un élément de masquage temporaire dont la surface est incluse en totalité dans ladite première zone, la partie recouverte par l'élément de masquage temporaire définissant une seconde zone délimitée par un second contour,
- Etape B : on dépose une ou plusieurs couches de revêtement de décor sur l'ensemble de la surface de la pièce d'aspect, et on laisse durcir le revêtement de décor pendant une durée prédéterminée,
Etape C : on enlève l'élément de masquage temporaire et,
Etape D : à l'aide d'un laser à impulsion, on enlève la couche de revêtement de décor comprise entre le deuxième et le premier contour.
[0010] Contre toutes attentes, compte tenu des niveaux d'énergie mis en œuvre, il a été observé que l'utilisation d'un laser à impulsion permet de d'enlever la couche de revêtement de décor de manière très précise sans altérer la surface de la pièce d'aspect.
[0011] Cette technologie est fondée sur l'utilisation du faisceau lumineux pour créer une interaction thermique et mécanique avec la couche de revêtement de décor. La pulsation correspond à un tir laser au cours duquel on produit une énergie très concentrée pendant un temps très court de l'ordre de quelques nanosecondes.
[0012] Ce tir laser a pour effet d'élever la couche de revêtement à très haute température conduisant à sa fusion puis à sa vaporisation, pour aboutir finalement à la création d'un plasma. La formation puis la détente du plasma produit des ondes de choc mécaniques et des ondes acoustiques qui se propagent dans le matériau, le fragmentent, et provoquent l'éjection de particules de tailles variées. Le matériau sous-jacent formant la pièce d'aspect n'est pas affecté par ce traitement.
[0013] En utilisant des faisceaux lumineux de diamètre focal adapté, on peut alors enlever le revêtement de décor de manière très précise et obtenir des lisières propres, nettes et dépourvues d'irrégularités.
[0014] Le procédé selon l'invention peut aussi comprendre isolément, ou en combinaison, les caractéristiques suivantes :
On exécute l'étape C après l'étape D.
Après avoir réalisé l'étape C et l'étape D, on dépose une couche de vernis translucide sur l'ensemble de la pièce d'aspect.
La distance entre le premier contour et le deuxième contour est comprise entre 1 mm et 10mm.
on utilise un laser émettant des impulsions de lumière à une fréquence comprise entre 0,2KHz et 25KHz.
on utilise un laser à impulsion dont la puissance crête est comprise entre 25W et 1000W et préférentiellement comprise entre 50W et 300W.
on utilise un laser à impulsion de type laser C02.
on utilise un laser à impulsion de type NdYAG.
on utilise un laser à impulsion à fibre.
on déplace un faisceau lumineux formé par la laser sur la surface de la pièce d'aspect à une vitesse de balayage comprise entre 2m/s et 5m/s.
un diamètre focal du faisceau lumineux au niveau de l'impact dudit faisceau sur la surface de la pièce d'aspect est compris entre 0,1 mm et 0,5mm.
[0015] L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : la figure 1 est une vue schématique d'une pièce d'aspect à l'issue de l'étape A. la figure 2 est une vue schématique de la pièce d'aspect à l'issue de l'étape B. - la figure 3a est une vue schématique de la pièce d'aspect à l'issue de l'étape C et avant l'exécution de l'étape D
la figure 3b est une vue schématique de la pièce d'aspect selon une alternative de réalisation de l'invention, à l'issue de l'étape D qui est exécutée avant l'étape C.
la figure 4 est une vue schématique de la pièce d'aspect à l'issue des étapes C et D.
[0016] La pièce d'aspect 1 représentée à la figure 1 illustre une partie avant de véhicule sur laquelle on souhaite déposer un élément de décor sans recouvrir une première zone 10 délimitée par une lisière, représentée en pointillés, et définissant un premier contour 11 .
[0017] Cette première zone 10 peut correspondre, par exemple, à une zone de la pièce d'aspect où l'on souhaite laisser passer la lumière. [0018] Au cours de l'étape A, on dépose un élément de masquage temporaire 2, tel qu'un film adhésif, ou une matière fluide telle qu'une colle thermoplastique formant, en se solidifiant, une couche de masquage temporaire.
[0019] La partie recouverte par l'élément de masquage temporaire 2 définit une deuxième zone 20. Le bord de l'élément de masquage temporaire forme un second contour 21 délimitant la deuxième zone 20.
[0020] L'élément de masquage temporaire 2 est inclus en totalité à l'intérieur de ladite première zone 10. En d'autres termes, le second contour 21 ne possède pas d'intersection avec le premier contour 11.
[0021] La surface 30 comprise entre le deuxième contour 21 et le premier contour 11 n'est donc pas protégée.
[0022] On, s'arrange, au cours de cette étape, à faire en sorte que le second contour 21 défini par l'élément de masquage temporaire 2 soit disposé au plus près du premier contour 11 , et à une distance favorablement comprise entre 1 mm et 10mm. On notera ici que cette distance résulte de la précision de pose du marouflage et des moyens employés pour exécuter cette opération.
[0023] A l'étape B, on asperge l'ensemble de la pièce d'aspect 1 d'un revêtement de décor 3 tel qu'une peinture. A cette étape, on recouvre de peinture la pièce d'aspect 1 , ainsi que l'élément de masquage temporaire 2 et la surface 30 comprise entre le second contour 21 , défini par l'élément de masquage temporaire 2, et le premier contour 11.
[0024] On laisse alors s'écouler un temps prédéterminé de sorte que l'élément de décor durcisse et achève sa réticulation.
[0025] Selon une première alternative de mise en œuvre de l'invention, et au cours d'une étape C, illustrée à la figure 3a, on enlève l'élément de masquage temporaire 2, et on dégage la deuxième zone 20 non recouverte de revêtement de décor.
[0026] Puis, à l'étape D, à l'aide d'un laser à impulsions courtes (non représenté), on enlève la couche de revêtement de décor restant à l'intérieur de la première zone et correspondant à la surface 30 comprise entre le premier contour 11 et le second contour 21.
[0027] Selon une alternative de réalisation de l'invention, illustrée à la figure 3b, on pourra préférer inverser l'ordre d'exécution des étapes C et D. On enlève alors le revêtement de décor déposé sur la surface 30 à l'aide du laser à impulsion avant de retirer la couche de masquage temporaire 2.
[0028] A l'issue des étapes C et D, on obtient une configuration identique, illustrée à la figure 4, dans laquelle toute la peinture présente dans la première zone 10 délimitée par le premier contour 11 a été retirée.
[0029] Pour améliorer l'aspect général de la pièce et pour renforcer la tenue du revêtement de décor au niveau de la lisière 11 , il peut s'avérer intéressant de déposer par aspersion une ou plusieurs couches de vernis incolore. La couche de vernis permet ainsi d'éviter la pénétration au niveau des lisières d'agents nocifs susceptibles de s'introduire sous la surface du revêtement de décor 3 et d'engendrer des décollements localisés.
[0030] La source laser à impulsion utilisée pour réaliser cette opération de nettoyage peut être du type laser C02, laser à semi-conducteur ou encore laser à fibre. La puissance crête de sortie du laser est comprise entre 25W et 1000W et préférentiellement comprise entre 50W et 300W.
[0031] On retiendra préférentiellement une source laser à impulsion de type à déclanchement. Le laser émet des impulsions de l'ordre de quelques nanosecondes à une fréquence qui peut aller de quelques dizaines de Hz jusqu'à 25 KHz, et préférentiellement à une fréquence de l'ordre de 20KHz.
[0032] La longueur d'onde de la lumière émise varie en fonction du type de laser employé.
[0033] A titre d'exemple, ou pourra utiliser un laser semi-conducteur de type NdYAG solide émettant une lumière d'une longueur d'onde de 1064 nm, un laser à fibre émettant une lumière de longueur d'onde comprise entre 900nm et 10OOnm, ou encore un laser C02 émettant une lumière dont la longueur d'onde est comprise entre 9000nm et 12000nm.
[0034] A l'aide de miroirs placés sur une tête galvanométrique on déplace le faisceau lumineux sur la surface de la première zone 10 comportant des traces de revêtement de décor. La vitesse de balayage le long d'une ligne de balayage est utilement comprise entre 2m/s et 5m/s. Le décalage entre deux lignes de balayage est de l'ordre de 0, 1 mm.
[0035] On ajuste les miroirs et les lentilles du dispositif optique de sorte que le diamètre focal du faisceau lumineux au niveau de l'impact dudit faisceau sur la surface de la pièce d'aspect soit compris entre 0.1 mm et 0,5mm.
[0036] Un moyen de commande (non représenté) dans lequel sont mémorisées la forme et la position dans l'espace du premier et du deuxième contour, pilote la tête galvanométrique selon des stratégies de déplacement adaptées pour enlever la couche de revêtement de décor de la surface 30 dans un temps le plus bref possible et avec la meilleure précision, en particulier au niveau de la lisière formant le premier contour 11. Aussi, plus la distance entre le premier et le deuxième contour est faible, plus la durée de cette opération est faible. NOMENCLATURE
1 Pièce d'aspect.
10 Première zone de la pièce d'aspect sans revêtement de décor.
11 Lisière du revêtement de décor définissant un premier contour.
2 Elément de masquage temporaire.
20 Deuxième zone de la pièce d'aspect recouverte par l élément de masquage temporaire.
21 Bord de l'élément de masquage temporaire définissant un second contour.
3 Revêtement de décor.
30 Surface de la pièce d'aspect comprise entre le premier et le deuxième contour correspondant à la surface disposée entre la lisière du revêtement de décor et le bord l'élément de masquage temporaire.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de dépôt d'un revêtement de décor (3) par aspersion sur une pièce d'aspect (1 ) réalisée par moulage d'un matériau thermoplastique opaque, à la surface de laquelle on définit une première zone (10) à rendre exempte de revêtement de décor, délimitée par une lisière selon un premier contour (11 ) donné, dans lequel on exécute les étapes suivantes :
Etape A : on dépose sur ladite première zone (10) un élément de masquage temporaire (2) dont la surface est incluse en totalité dans ladite première zone (10), la partie recouverte par l'élément de masquage temporaire définissant une seconde zone (20) délimitée par un second contour (21 ),
Etape B : on dépose une ou plusieurs couches de revêtement de décor (3) sur l'ensemble de la surface de la pièce d'aspect (1 ), et on laisse durcir le revêtement de décor pendant une durée prédéterminée,
Etape C : on enlève l'élément de masquage temporaire (2) et,
- Etape D : à l'aide d'un laser à impulsion, on enlève la couche de revêtement de décor (3) comprise entre le deuxième (21 ) et le premier (11 ) contour.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on exécute l'étape C après l'étape D.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel, après avoir réalisé l'étape C et l'étape D, on dépose une couche de vernis translucide sur l'ensemble de la pièce d'aspect (1 ).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la distance entre le premier contour (11 ) et le deuxième contour (21 ) est comprise entre 1 mm et 10mm.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on utilise un laser émettant des impulsions de lumière à une fréquence comprise entre 0.2KHz et 25KHz.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on utilise un laser à impulsion dont la puissance crête est comprise entre 25W et 1000W et préférentiellement comprise entre 50W et 300W.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendicationsl à 6, dans lequel on utilise un laser à impulsion de type laser C02 f
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on utilise un laser à impulsion de type NdYAG.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on utilise un laser à impulsion à fibre.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on déplace un faisceau lumineux formé par le laser sur la surface de la pièce d'aspect à une vitesse de balayage comprise entre 2m/s et 5m/s.
1 1 . Procédé selon la revendication 10, dans lequel un diamètre focal du faisceau lumineux au niveau de l'impact dudit faisceau sur la surface de la pièce d'aspect (1 ) est compris entre 0.1 mm et 0.5mm.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la couche de masquage temporaire est formée à partir :
d'un film adhésif ou
d'une colle thermofusible.
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