Procédé de formation d'un motif décoratif, auto-portant ou porté par un support auquel il adhère
La présente invention a pour objet un procédé de formation d'un motif décoratif auto-portant ou porté par un support tel qu'une feuille, bande, plaque ou objet quelconque, souple ou rigide, d'étendue limitée (feuille) ou indéfinie (bande sans fin).
L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, ainsi que les motifs décoratifs auto-portants ou portés par un support obtenus selon ce procédé.
Le procédé de l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à laminer un ensemble formé par deux couches de matière dont l'une au moins comporte une sous-couche de matière visqueuse du côté où lesdites couches sont disposées vis-à-vis et à séparer ensuite progressivement lesdites couches à partir d'un de leurs bords, de façon à ce qu'une partie de ladite matière visqueuse adhère à l'une desdites couches en formant un motif décoratif et l'autre partie à l'autre couche en formant un autre motif décoratif, l'un au moins de ces motifs décoratifs qui constitue le motif décoratif précité étant ensuite transféré et durci sur un matériau formant le support précité ou durci sur la couche à laquelle il adhère et qui constitue alors le support précité ou encore durci et décollé de ladite couche pour constituer un motif auto-portant.
De préférence le durcissement de la sous-couche de matière visqueuse est réalisé par séchage ou refroidissement.
La matière visqueuse précitée peut être une solution colorée ou une suspension colorée, notamment une encre ou une peinture, dont le durcissement s'opère par simple séchage; elle peut être ainsi formée par une solution ou suspension épaisse durcissant par évaporation du solvant ou de l'agent constituant le milieu de suspension; cette matière visqueuse peut être également constituée par un matériau qui devient visqueux par chauffage et qui durcit par simple refroidissement.
La séparation des deux couches précitées s'effectue de préférence à une vitesse sensiblement constante.
Selon un mode de réalisation de l'invention une au moins des couches précitées est flexible, les deux couches sont à surfaces relativement lisses, se déplacent simultanément dans une direction et le procédé est exécuté d'une manière continue en appliquant la matière visqueuse précitée sur au moins l'une desdites deux couches en un point de son trajet, en amenant la première desdites couches comportant la sous-couche de matière visqueuse ainsi formée en contact pressé avec la seconde couche précitée en un point de parcours plus éloigné et en séparant ladite première couche de ladite seconde couche à mesure que ces couches s continuent de se mouvoir.
L'une au moins des deux couches précitées peut être constituée par un tapis sans fin, le motif décoratif formé sur ce tapis sans fin étant soit transféré, soit décollé, après durcissement, de façon à former un motif autoportant, soit décollé sans rechercher à conserver un tel motif; dans ce dernier cas la matière visqueuse peut être enlevée par nettoyage du tapis sans fin ou, dans le cas de couleur unique, rester en place pour reformer un autre dessin.
D'une façon générale, on constate que pendant la séparation la matière visqueuse se répartit suivant un motif complexe de veines ramifiées s'étendant sur les deux couches. La nature du motif peut varier en fonction d'un grand nombre de facteurs différents tels que la nature desdites couches, la viscosité de la matière, les conditions électrostatiques dans le cas de diélectriques, la pression appliquée au cours du laminage, la vitesse à laquelle les deux couches sont séparées, etc. L'utilisation de ces facteurs dépend dans une grande mesure des matériaux qui doivent être décorés. Leur variation permet d'obtenir une grande variété de motifs, mais en même temps, ceux-ci peuvent être facilement contrôlés afin de produire sur un matériau donné formant support, qui doit être décoré, un motif d'un type donné.
Une caractéristique particulièrement importante des résultats est qu'ils sont de nature sensiblement périodique, qu ils ont lieu suivant les directions préférentielles et que la nature uniformément irrégulière et les dimensions des dessins obtenus sont telles que deux reproductions effectuées d'un motif peuvent être facilement raccordées ou assorties aussi bien horizontalement, verticalement, qu'à différents angles, de sorte qu'il n'apparaît aucune ligne marquée de discontinuité. On pense que le comportement de la matière visqueuse ou de quelques constituants de la matière visqueuse dépend à la fois d'effets de tension superficielle et aussi d'effets électrostatiques, mais la théorie afférente ne fait pas partie de l'invention.
Pendant la séparation, la matière visqueuse se scinde en général entièrement suivant son épaisseur, une partie adhérant à l'une des couches précitées et l'autre partie adhérant à l'autre couche. Dans certaines circonstances la matière visqueuse peut être laissée en place comme finition décorative sur les surfaces en question, mais, en variante, la matière visqueuse peut constituer par ellemême une pellicule décorative qui est subséquemment séparée de la surface sur laquelle elle s'est formée.
Le procédé peut très simplement être appliqué manuellement par l'emploi de deux feuilles, plaques ou films de forme correspondante, entre lesquelles la matière visqueuse est pressée et qui sont ensuite simplement séparées par traction appliquée à partir d'un bord.
Les motifs réalisés peuvent être obtenus en une ou plusieurs couleurs. La séparation des deux couches répartit l'encre colorée ou la peinture colorée suivant un motif décoratif que l'on peut soit laisser sécher et figer sur place afin de décorer les couches en question, soit, en variante, transférer de ces couches à une autre surface constituant le support définitif.
Les couches sur lesquelles le motif est initialement réalisé, doivent être de préférence relativement lisses et imperméables et, lorsque le motif doit être formé sur une couche qui ne satisfait pas à ces conditions, ce motif peut d'abord être formé sur une surface lisse par exemple une feuille de métal, une couche de caoutchouc dur ou de matière plastique flexible, et être transféré, alors qu'il est toujours à l'état visqueux, sur un autre matériau constituant le support définitif, sur lequel on laisse la matière visqueuse sécher et figer. On constate alors que la couleur est transférée seulement dans les régions des veines et non dans les espaces entres celles-ci, en donnant lieu ainsi, grâce à un tel transfert, à une définition plus nette du motif produit.
L'encre ou la peinture ou plus généralement la solution colorée ou la suspension colorée comprendra en général un pigment inclu dans un milieu sensiblement limpide ou dans un milieu qui devient sensiblement limpide en séchant. Des particules, par exemple de mica ou de métal, peuvent être également incluses.
L'encre ou la peinture ou plus généralement la solution colorée ou la suspension colorée, sera en général constituée par un polymère en émulsion aqueuse ou en solution dans un solvant organique ou dans un plastifiant; le polymère de cette solution ou suspension peut être choisi avantageusement parmi les résines acryliques, vinyliques, et polystyréniques.
On constate que le pigment ou les autres particules éventuellement incluses dans la matière visqueuse sont fortement concentrés dans certaines des veines du motif et on pense que la migration ainsi réalisée résulte de la configuration d'un champ électrostatique existant entre les deux couches, lorsqu'elles sont séparées; on constate que le motif produit peut être modifié par variation de la charge électrostatique sur l'une des couches ou sur les deux, avant ou pendant l'application de la peinture ou de l'encre, ou lorsque les deux couches sont en contact.
On peut donc appliquer une charge électrostatique sur une partie ou sur la totalité des surfaces des couches devant être en contact avec la solution colorée ou la suspension colorée et ce, avant ou pendant l'application de ladite solution ou suspension ou lorsque les deux couches précitées sont en contact. Si la charge électrostatique est augmentée sur la totalité de la surface d'une couche, le motif sera affecté en entier et en général les effets obtenus seront renforcés. Si la charge est seulement accrue localement, le motif sera également influencé localement et toutes modifications désirées dans le motif peuvent être ainsi réalisées.
Sur la plupart des surfaces, telles que papier, bois, verre et métal, une grande variété de peintures et d'encres différentes peut être utilisée. Sur des surfaces de matière plastique, il est nécessaire de tenir compte de la formulation de la matière plastique. I1 s'avère que certaines peintures et encres donnent de meilleurs résultats que d'autres sur des surfaces spécifiques et, dans des cas isolés, on peut trouver qu'une peinture particulière ne donne absolument aucun résultat effectif sur un type particulier de surface.
Cependant, en général, on rencontre peu de difficultés dans le choix d'une peinture ou encore appropriée à un type de surface. En général, les propriétés requises de la peinture ou de l'encre sont les suivantes. En premieur lieu, il est important que la peinture ou l'encre soit courte , de façon qu'elle tienne le motif une fois qu'il a été réalisé. En d'autres termes, une fois que l'encre ou la peinture a été répartie en veines, elle demeure ensuite dans cette configuration jusqu'à ce qu'elle sèche ou se fige, de façon que les veines soient nettement définies et immédiatement apparentes sur la ou les surfaces. Dans certains cas, cependant, un motif moins nettement défini peut être exigé et dans ce cas la propriété exigée pour l'encre ou la peinture d'être cour te n'est pas tellement importante.
Ceci est le cas, en particulier, lorsque le dessin est obtenu par transfert et est enlevé de la surface originale avant que la définition soit perdue. En outre, l'encre ou la peinture doivent pouvoir couler librement sur la surface à décorer et permettre ainsi la formation du dessin. Quelques peintures ou encres ne sont pas appropriées à l'emploi avec des matériaux spécifiques et peuvent soit ne pas couler librement ou ne pas adhérer à la surface en séchant.
De telles exceptions à la règle générale peuvent cependant être déterminées facilement par expérience et peuvent alors être évitées. La viscosité de l'encre ou de la peinture devra être telle qu'elle permette la migration du pigment à l'intérieur du milieu liant, au moment de la séparation et cette viscosité varie avec l'encre utilisée.
Une bonne conductivité est un facteur qui contribue au succès de l'opération. De même, la plasticité de l'encre ou de la peinture devra être similaire à celle de la surface à décorer et elle ne devra pas se craqueler en séchant.
Des résultats satisfaisants ont été obtenus au cours d'essais effectués avec des encres et des peintures comprenant des résines alkydes, maléiques, glycérophtaliques, nitrocellulosiques, vinyliques, époxydes et des gommes esters.
Des résultats particulièrement bons peuvent être obtenus par l'emploi d'encres ou de peintures comprenant une émulsion résineuse polymère. Diverses émulsions peuvent être employées comme base de peinture ou d'encre, telles qu'une émulsion aqueuse d'acétate de polyvinyle, de copolymère de vinyle, de butyrate de polyvinyle ou de polystyrène. Les peintures basées sur ces émulsions possèdent toutes les propriétés mentionnées plus haut, mais ne sont pas toutes appropriées pour l'emploi avec tous les types de surface de matière plastique. De très bons résultats sont obtenus avec des émulsions acryliques, telles que les émulsions aqueuses de copolymère acrylique, d'ester polyméthacrylique, de polyméthacrylate supérieur d'alcoyle et de copolymère méthacrylique.
Une autre application du procédé consiste en l'emploi de la matière visqueuse comme agent susceptible de former une sous-couche protectrice sur la couche précitée correspondante. Lorsque les couches en contact sont séparées, cet agent est réparti en veines de la façon précitée et la surface est alors soumise à un traitement ultérieur qui agit sur la surface laissée libre entre lesdites veines. Cette forme de procédé est particulièrement utile pour produire des motifs sur une plaque de métal. A cet effet, un agent protecteur approprié à utiliser, est une émulsion résineuse polymère contenant un pigment tel que le bleu de phtalocyanine. En séparant les deux couches, I'une desquelles ou les deux étant constituées par la plaque de métal à décorer, I'agent protecteur se répartit en veines rendues visibles par le pigment et on le laisse sécher.
On constate que les régions entre les veines sont sensibles à un traitement de surface, soit par électrolyse, soit par un procédé de gravure à l'eau-forte utilisant un acide approprié. Cependant, dans la région des veines, la surface est protégée contre ce traitement de surface. Le traitement électrolytique peut consister en un placage de la surface métallique dans les régions non protégées ou, en variante, en employant du courant électrique en direction inverse, du métal peut être enlevé dans ces régions, de sorte que le motif de ces veines ressort en relief.
La sous-couche de matière visqueuse peut également être formée par ramollissement superficiel de la couche précitée correspondante; ce ramollissement superficiel de la couche précitée peut être effectué notamment sous l'action de la chaleur ou sous l'action d'un solvant; la matière visqueuse précitée peut également être constituée par une solution épaissie de la matière formant l'une des deux couches précitées.
Selon une variante, cette solution épaissie ne contient pas la même matière que les couches entre lesquelles elle se trouve laminée.
Si la matière visqueuse est constituée simplement par la portion externe ramollie de l'une des couches ou des deux couches il est préférable de commencer le procédé à partir d'une couche à l'état dur et ensuite de la ramollir soit par application de la chaleur soit par emploi d'un solvant ou d'un solvant épaissi par inclusion de particules de polymère dans le cas d'une feuille de résine synthétique. En particulier, la surface de la feuille d'une telle résine peut être ramollie, ladite feuille étant ensuite laminée contre une plaque de métal lisse. En séparant les deux couches, la partie externe ramollie de la feuille plastique se répartit en veines pour produire un motif décoratif en relief.
En variante, deux feuilles de résine synthétique peuvent avoir leurs surfaces ramollies de cette façon et, après laminage, peuvent être séparées afin de réaliser un motif en relief sur les deux couches. Par exemple, lorsqu'on utilise des feuilles de matière plastique en méthacrylate de méthyle polymérisé connu dans le commerce sous le nom de plexiglas, Perpex ou Lucite un solvant approprié est le trichloréthane. Un revêtement protecteur peut être appliqué au dos de la feuille ou des feuilles qui peuvent ensuite être immergées avec leur face tournée vers le bas dans un bain de solvant jusqu'à une profondeur telle que les surfaces protégées restent à l'extérieur du solvant. Après que les couches aient été suffisamment ramollies en surface, elles sont sorties du solvant et pressées l'une contre l'autre suffisamment pour expulser toutes les bulles d'air.
Elles sont laissées en contact l'une contre l'autre pendant une courte durée et puis séparées, ce qui produit sur les deux couches l'effet décoratif en relief recherché. Comme indiqué ci-dessus, I'action de séparer les deux couches produit les veines en relief. Dans certains cas une combinaison d'un effet coloré avec un effet en relief est recherché et des pigments et des charges peuvent à la fois être inclus dans la matière visqueuse. Des effets de relief peuvent être obtenus sans inclusion d'aucun colorant. Des effets de relief peuvent être obtenus sur des surfaces autres qu'en matière plastique.
Si la matière visqueuse est constituée par une souscouche de résine homogénéisée dans un état plastique, dans laquelle des pigments ou des particules ténues telles que du mica ou du métal ont été inclus et si elle est employée entre deux couches telles que des plaques de métal desquelles elle peut se séparer en séchant, cette sous-couche est scindée en deux par application du procédé, pour constituer des films qui se sépareront, en séchant, de la surface à laquelle ils ont primitivement adhéré; chaque film sera entièrement décoré de telle sorte qu'il constitue un motif auto-portant présentant un aspect spécifique dû à la migration du pigment ou des particules ténues dans la résine, au moment de la séparation des deux surfaces.
En même temps, les films seront décorés en relief par le fait qu'ils ont un aspect gaufré agréable; ce dernier peut d'ailleurs être éliminé facilement, s'il n'est pas désiré, en pressant les films immédiatement après qu'ils ont été détachés des surfaces sur lesquelles ils ont été formés. En variante, des films gaufrés peuvent être obtenus sans inclusion de pigment ou des particules ténues dans la résine.
Cette application du procédé revient à combiner en une seule opération la formation et la décoration en couleur ou en relief, ou les deux à la fois, d'un film plastique, en éliminant par conséquent les procédés coûteux d'impression et de préimpression et en permettant la décoration de certaines feuilles ou de certains films qui sont souvent difficiles sinon impossibles à imprimer à l'aide de méthodes classiques. En même temps, la nécessité d'un procédé de gaufrage séparé est éliminée et le motif décoratif en couleur dans la feuille plastique ne peut être enlevé par abrasion et est par suite permanent.
Cette variante du procédé est particulièrement utile pour obtenir un effet décoratif sur toute une feuille de matière plastique pendant qu'elle est encore à l'état ramolli, durant le procédé de fabrication. Si du pigment est inclus dans les ingrédients à partir desquels la matière plastique est constituée, il se produit une migration de ce pigment dans le motif décoratif qui est formé, et, en conséquence, ce motif s'étend tout droit à travers l'épaisseur de la matière plastique et ne peut être effacé par abrasion de la surface. Un tel procédé de formation d'un motif coloré produit les résultats les plus durables, et il présente l'avantage de pouvoir être appliqué au moment où la feuille de résine est formée.
Un autre mode de mise en oeuvre de la présente invention consiste en ce que, les deux couches de l'ensemble précité ainsi que la sous-couche de matière visqueuse constituant initialement un film homogène à l'état plastique, on lamine ledit film entre deux surfaces dures, on effectue, par scission au sein dudit film, la séparation des deux couches précitées munies de leurs motifs décoratifs respectifs constitués par la même matière que lesdites couches, ladite séparation étant réalisée sous l'action de la séparation desdites surfaces dures et on décolle les couches, munies de leurs motifs décoratifs respectifs, desdites surfaces dures de façon à obtenir au moins un motif décoratif porté par un support avec lequel il forme un ensemble particulièrement cohérent.
Un appareil pour la mise en oeuvre du procédé précité est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens destinés à entraîner deux bandes, feuilles ou plaques de matière le long de parcours sur une partie desquels elles sont en contact l'une avec l'autre, un dispositif pour appliquer la matière visqueuse précitée sous forme de sous-couche sur la surface d'une desdites bandes, feuilles ou plaques en un point situé en amont de la zone où elle entre en contact avec l'autre bande, feuille ou plaque et des moyens destinés à laminer lesdites bandes, feuilles ou plaques ainsi que la sous-couche de matière visqueuse, sous une pression contrôlée appliquée à la région dans laquelle lesdites bandes, feuilles ou plaques sont en contact l'une avec l'autre.
L'une au moins desdites bandes, feuilles ou plaques précitées peut être constituée par une bande flexible entraînée en continu et la structure de l'appareil précité est alors adaptée en conséquence.
L'une au moins des bandes précitées peut être enroulée sur un rouleau qui engendre la tension d'entraînement nécessaire pour tirer lesdites bandes, feuille et/ou plaque à travers l'appareil.
De préférence, I'appareil comporte une surface sans fin qui constitue l'une des bandes, feuilles ou plaques précitées.
Selon un mode de réalisation, cet appareil comporte des moyens pour entraîner une bande supplémentaire en contact avec la surface sans fin précitée, de façon que le motif décoratif précité produit sur ladite surface sans fin soit transféré à ladite bande supplémentaire.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre d'exemple, en se reportant aux dessins annexés dans lesquels
les fig. la, lb et lc illustrent schématiquement la succession fondamentale des opérations du procédé;
la fig. 2 représente un mode de réalisation d'un appareil pour application d'un motif au moyen d'encre ou de peinture et utilisant un tapis sans fin unique pour supporter deux bandes;
la fig. 3 représente un mode de réalisation similaire de l'appareil, mais sans tapis sans fin;
la fig. 4 représente un mode de réalisation d'appareil pour la décoration d'une feuille rigide;
la fig.
S représente une variante de l'appareil de la fig. 4;
la fig. 6 représente un mode de réalisation d'appareil utilisant deux tapis sans fin pour effectuer des trans ferts
la fig. 7 représente un mode de réalisation d'appareil pour la production d'effets colorés et en relief à travers une couche de résine extrudée sortant d'une filière, et
les fig. 8, 9 et 10 représentent des motifs typiques produits par le procédé conforme à l'invention.
En se reportant tout d'abord aux fig. la, lb et lc, la fig. la montre une feuille de matière 1 qui forme une première couche pouvant être rigide ou flexible. Sur sa surface est appliquée une sous-couche de matière visqueuse 2 qui peut être une encre ou une peinture ou qui peut posséder la propriété de former un revêtement protecteur sur la feuille.
La sous-couche de matière visqueuse 2 peut être également formée en ramollissant la surface de la feuille 1 au moyen d'un solvant. Sur le dessus de cette feuille est placée une seconde feuille de matière 3 qui constitue une seconde couche et l'ensemble ainsi formé montré par la fig. Ib est ensuite laminé; c'est-à-dire pressé uniformément. Finalement la feuille 3 est séparée de la feuille 1, en commençant par un bord comme le montre la fig.
lc et est déplacée dans la direction de la flèche 4. L'effet de cette séparation est la production d'un motif décoratif sur les surfaces en vis-à-vis des deux feuilles.
Comme indiqué précédemment, la nature du motif varie en fonction de facteurs tels que la nature des surfaces elles-mêmes, la viscosité de la matière de la souscouche et la vitesse à laquelle les deux surfaces sont séparées; lorsque le procédé est mis en oeuvre à la main, il est très simple d'y introduire n'importe quelle modification.
Si le motif doit être produit en tant que finition de surface sur l'une des feuilles, ou sur les deux, il est nécesspire de choisir une encre ou peinture d'après les indications données précédemment. Pour des emplois généraux, des peintures à base d'émulsions de polymère acrylique sont très utiles et des ingrédients appropriés pour les produits de base sont vendus par la Compagnie italienne Alcrea de Milan et par Permanent Pigments Inc..
de Cincinnati. Ohio, USA cette dernière firme les vendant sous le nom d'émulsions polymères Liquitex .
D'autres produits de base appropriés sont constitués par des émlusions acryliques Bédacrvl vendues par Tmperial Chemical Industries Ltd. et Texicote vendues par
Scott Bader & Co. Ltd.
Des exemples de mise en oeuvre du procédé représenté sur les fig. la. Ib et lc sont maintenant donnés.
Exemple I
npDlication directe du procédé pour la décoration de Pullies de matière plastique.
Deux feuilles de matière plastique connues sous le nom de Plexiglas, mesurant 139,7 X 180,5 mm et ayant une épaisseur de 1.5 mm ont été employées. Ces feuilles étaient dans l'état où elles ont été reçues directement du fabricant avec leur surface protégée par du papier. Le papier protecteur fut enlevé de l'une des surfaces et la surface nettoyée avec l'alcool dénaturé. Une mince couche d'encre fut alors appliquée à la brosse sur la surface d'une plaque. L'encre employée était à base d'émulsion polymère Liquitex indiquée ci-dessus, ayant une viscosité de 2 minutes définie à l'aide d'une coupelle Ford No 4 à une température de 200 C. Après l'application de la couche d'encre sur une surface, la surface propre de l'autre feuille fut amenée en contact avec ladite surface.
Une pression de l'ordre de 27 kg fut appliquée aux deux surfaces et on prit soin d'éliminer toutes les bulles d'air. Les deux surfaces furent ensuite séparées en commençant par une extrémité et en progressant à une vitesse régulière vers l'autre extrémité, de sorte que les plaques furent séparées en un temps compris entre 2 et 3 secondes. Le motif résultant obtenu est représenté sur la fig. 8.
Des motifs similaires peuvent être obtenus en appliquant ce procédé à des feuilles de méthacrylate de méthyle.
Comme variante de l'émulsion Liquitex , une autre encre, qui peut être utilisée, est une encre du type Flexographic vendue par S. Oiffer & Cie, à Paris.
Exemple Il
Application indirecte du procédé pour la décoration de papier par transfert.
Deux plaques planes de métal mesurant chacune 139.7 X 177,8 mm furent utilisées pour la production initiale du motif et la peinture employée était du Liquitex Gesso. Une couche de 2 à 4 mm d'épaisseur fut appliquée à l'une des plaques et l'autre plaque fut amenée en contact avec la première. Une pression de l'ordre de 34 kg fut appliquée entre les deux plaques et les bulles d'air furent éliminées. Les plaques furent alors séparées en commençant à une extrémité et en progressant régulièrement vers l'autre extrémité, en un temps de 2 secondes environ. Ceci produisit sur chaque plaque un motif qui fut ensuite transféré à une feuille de papier en plaçant doucement la feuille de papier sur le motif formé sur la plaque de métal et en la retirant dans la même direction que celle suivant laquelle les plaques furent séparées, en un temps d'environ 3 secondes.
On laissa ensuite sécher les feuilles de papier et de secondes feuilles furent ensuite imprimées à partir des mêmes plaques de métal. Afin d'obtenir de bons résultats avec la seconde feuille de papier, une pression de l'ordre de 1,8 kg fut nécessaire et cela produisit des effets agréables de demiteinte sur le papier. Le motif obtenu en tant que résultat du premier transfert est représenté sur la fig. 9. La nature du motif ne dépend pas du type du papier utilisé lorsque le motif est appliqué de cette façon par transfert et divers papiers peuvent entièrement convenir.
Des résultats similaires peuvent être obtenus avec d'autres peintures telles qu'à titre d'exemples supplémentaires la peinture à base d'émulsion aqueuse de vinvle connue sous le nom de Valor vendue par les Ets.
Valor de Besancon, Expert d'Aubervilliers, Seine,
France, et l'émulsion Rhodopas vendue par Rhône
Poulenc. Des encres ou peintures renfermant ces émulsions dans le milieu liant peuvent être utilisées à la fois pour application directe et indirecte.
Exemple III
Application indirecte du procédé à la décoration de la
surface d'un support mince et souple, par transfert.
Deux plaques de métal mesurant chacune 139,7 X
190,5 mm furent utilisées pour la production initiale du motif. L'encre utilisée était un produit contenant une base de nitrocellulose flexible et fabriquée par
Lefranc & Cie, 87 quai Président Roosevelt, Issyles-Moulineaux. On fit varier la viscosité de l'encre localement au-dessus des plaques avec des valeurs de 30 à 35 secondes en certains points et 40 à 45 secondes en d'autres points, cette viscosité étant définie à l'aide d'une coupelle Ford No 4 à 200 C. L'encre fut appliquée à la brosse sur une surface de l'une des plaques en une couche de 1 à 2 mm d'épaisseur.
L'autre plaque fut ensuite amenée en contact avec la première et une pression de l'ordre de 34 kg fut appliquée aux deux plaques. La séparation fut ensuite commencée en un coin et fut terminée en deux secondes, un léger mouvement tourbillonnant ayant été produit pendant la séparation de sorte que la ligne de séparation des deux plaques varia quelque peu. Les motifs ainsi produits furent ensuite transférés à des pièces rectangulaires d'une feuille très mince et souple par exemple en matière syn- thétique mesurant 165,1 X 203,2 mu et soigneusement tendus sur des cadres de bois de façon à être sans rides et tendus.
Aux fins de transfert, chaque pièce maintenue sur son cadre fut placée en contact avec la plaque et après 15 secondes le cadre fut enlevé par séparation à partir d'une extrémité en progressant vers l'autre extrémité à une vitesse constante. On laissa ensuite sécher la pièce et le motif résultant est représenté sur la fig. 10.
L'effet des variations de viscosité et de mouvement tourbillonnant produit pendant la séparation se traduit par la variation de la grandeur de la veinure du motif.
Exemple IV
Application directe du procédé pour la décoration d'un film plastique, avec l'aide d'une charge électrostatique accrue et d'une augmentation de la vitesse de séparation.
Deux feuilles d'un film de chlorure de polyvinyle plastifié d'une épaisseur de 0,3 mm mesurant chacune 304,8
X 304.8 mm furent utilisées conjointement avec une peinture constituée par un colorant dans une émulsion aqueuse à base de résine d'acétate de vinyle vendu par
British Resin Products Limited, sous le nom de
Epok V. 80016, et ayant une viscosité de 12 poises à 250 C. La charge électrostatique initiale sur les deux feuilles fut mesurée d'abord et trouvée égale à 700 volts de charte négative. Une portion de film fut fixée à une plaque rigide de façon à être maintenue immobile pendant le processus.
Les deux portions de film furent frottées sur leur surface à décorer avec un chiffon doux en coton, après quoi la charge électrostatique fut à nouveau mesurée et s'avéra être située entre 13 000 et 14 000 volts de charge négative. Une couche d'émulsion colorée d'environ 1 mm d'épaisseur fut appliquée à la brosse à l'une des surfaces. L'autre portion de film fut alors placée au-dessus de la première et une plaque de verre fut utilisée pour appliquer une pression très douce juste suffisante pour éliminer les bulles d'air sans expulser la peinture d'entre les deux pièces de film. Les pièces de film furent alors séparées à partir d'un bord en un temps d'environ 1/2 seconde. On laissa sécher les deux pièces de film.
Des motifs décoratifs effectifs furent réalisés sur les deux feuilles de film avec l'aide d'une charge électrostatique accrue et une augmentation de la vitesse de séparation.
Exemple V
Application directe du procédé pour la production et la décoration simultanée d'une feuille de matière plastique.
La matière utilisée était constituée par de l'acétate de cellulose sous forme de sous-couche visqueuse, préparée par dissolution de matières pulvérulentes dans de l'acétone et de l'alcool avec addition de glycérine comme plastifiant et de poudre de carbone comme colorant.
Le mélange visqueux fut versé sur une plaque de verre et une seconde plaque de verre de même grandeur fut placée sur le dessus, obligeant la sous-couche visqueuse à s'étaler jusqu'au bord des plaques. La plaque de dessus fut alors enlevée en commençant à une extrémité et en progressant vers l'autre extrémité en produisant ainsi la migration des particules de carbone en un motif complexe de veines ramifiées. Les deux plaques avaient chacune un film d'acétate de cellulose que l'on laissa sécher. Lorsqu'il fut sec, chaque film se sépara facilement de la plaque de verre de façon à constituer un motif complexe de veines ramifiées. Les deux plaques fois en couleur et en relief à celui représenté sur la fig. 9.
Après avoir été pressé à une pression de 4,5 kg pendant 94 heures, I'un des films devint entièrement plat de sorte que le dessin en relief avait disparu et que seul le dessin coloré demeurait. L'autre film fut laissé tel quel, de sorte qu'il gardait un aspect gaufré agréable.
Des effets similaires peuvent également être produits en pressant toute sous-couche de résine à l'état visqueux, laquelle peut ou non contenir du pigment ou des particules ténues entre deux plaques, lisses, par exemple en verre ou en métal, et en les séparant ensuite l'une de l'autre.
Exemple Vi
Appllcation du procédé pour la décoration de pla cilles métalliques.
Deux plaques de zinc mesurant chacune 107,95 X 76,2 mm furent utilisées. On garnit la surface de l'une de ces plaques d'un mince revêtement d'enduit aux silicones colorés avec de la peinture-émulsion à base de vinyle jaune appliquée à l'aide d'une brosse. L'autre plaque fut alors amenée en contact avec la première et une pression de l'ordre de 32 kg fut appliquée. Les plaques furent ensuite séparées, on les laissa sécher et le dos de chaque plaque reçut un revêtement protecteur d'enduit à la cire. Les deux plaques furent alors traitées différemment dans un bain de sulfate de cuivre. Les plaques furent d'abord plongées rapidement dans le bain ce qui obligea le motif résultant de l'enduit aux silicones d'apparaître distinctement à cause du noircissement de la plaque de zinc dans les zones non protégées.
Bien que les veines fussent nettement définies, les régions entre les veines contenaient encore une faible quantité d'enduit. Ces régions furent donc brossées doucement avec un morceau d'ouate de façon à enlever l'enduit résiduel et laisser la surface sans protection. La première plaque fut simplement laissée dans le bain de sulfate de cuivre pendant quelques heures sans aucune connexion électrique.
L'action du sulfate de cuivre fit disparaître les motifs et la plaque fut ensuite nettoyée et une épreuve en fut tirée en utilisant une encre de photogravure. La seconde plaque fut connectée pendant une heure à l'anode du bain, avec une plaque de cuivre comme cathode.
Elle fut ensuite sortie, nettoyée et une épreuve en fut tirée.
Les surfaces métalliques décorées par un procédé conforme à celui de cet exemple peuvent être utilisées directement comme article décoratif ou, en variante, elles peuvent être employées pour la préparation de tirages subséquents comme cela vient d'être décrit. En variante à la gravure des plaques dans les zones non protégées, le bain peut être utilisé de façon inverse pour élaborer les surfaces de plaques dans ces régions.
Exemple VII
Réalisation de motifs en relief sur des plaques en
Plexiglas.
On prend deux plaques de Plexiglas Al.
On prend comme solvant du trichloréthane 1-1-2.
Pour protéger une surface de chaque plaque, qui ne doit pas être ramollie par le solvant, on prend un mélange aqueux d'alcool polyvinylique (poudre d'alcool polyvinylique dissoute dans de l'eau).
On applique à la brosse, sur les surfaces qui doivent être protégées, un film mince de mélange assez visqueux d'alcool polyvinylique. On laisse sécher ces surfaces pendant approximativement une heure. Sur le fond d'une bassine ou d'un récipient plat suffisamment grand pour contenir horizontalement les deux plaques rigides, on dispose des punaises avec la tête tournée vers le bas, de façon qu'elles puissent servir à supporter les plaques.
On verse ensuite dans le récipient assez de solvant pour atteindre la pointe des punaises et on place les deux plaques rigides sur les pointes des punaises, de sorte qu'ainsi elles touchent juste le solvant, tandis que les surfaces protégées sont à l'extérieur du bain de solvant. Après dix minutes on enlève les plaques et on met en contact les deux surfaces ramollies en appliquant une pression suffisante pour éliminer l'air d'entre les deux plaques. Afin d'assurer un contact étroit la pression devra être suffisante. mais non excessive, sinon la matière visqueuse serait expulsée d'entre les deux plaques rigides.
On laisse les plaques en contact pendant une minute environ avant de les séparer d'une façon régulière. Ceci produit un effet décoratif en relief sur chacune des deux surfaces ramollies des plaques rigides.
On sèche ensuite aussi rapidement que possible les deux plaques. La pellicule d'alcool polwinvlique recouvrant les surfaces protégées peut être enlevée dès que les plaques sont sèches ou laissées en place jusqu'au moment où les plaques doivent être utilisées.
L'effet de relief sera évidemment plus ou moins important suivant la profondeur iusau'à laquelle la plaque aura été ramollie. Il n'est nas recommandé cependant que la surface soit ramollie iusqu'à une grande profondeur. car cela pourrait provoquer des contraintes internes lorsque la matière aura séché.
Les exemples décrits iusqu'à présent se rapportent tous à la mise en oeuvre manuelle du procédé, comme indiaué sur les fig. la. lb et lc. Le procédé est cependant particulièrement applicable. suivant un mode opératoire continu. sur une échelle industrielle, comme le montrent les fi. 2 à 7 des dessins.
En se reportant à la fig. 2, une bande de résine synthétique 6 est tirée par un rouleau 7 et passe sous des dispositifs 8 destinés à appliquer un revêtement uniforme de peinture ou d'encre telle que celle décrite, ou une solution visqueuse, pour produire des effets en relief sur la surface supérieure de la bande. Pendant l'application de la peinture ou de l'encre, la bande est supportée par un tapis sans fin 9 en mouvement, contre lequel elle est maintenue par un rouleau 10. La bande vient ensuite en contact avec une seconde bande 11 déroulée d'un rouleau 12 et guidée par une série de rouleaux représentés chacun par le repère 13. Un rouleau 14 presse les deux bandes l'une contre l'autre et elles passent ensuite ensemble sous un dispositif désigné généralement par 15 et destiné à appliquer une pression contrôlée.
Après être ressorties de dessous un autre rouleau 16, les bandes se séparent de façon à produire un motif comme précédemment décrit. Elles passent ensemble à travers un dispositif de sèchage 17 et sont ensuite enroulées sur des rouleaux 18. Dans certains, cas, il peut être nécessaire de renforcer le dispositif de séchage 17, auquel cas un séchage supplémentaire peut être prévu en 18, les bandes étant enroulées sur des rouleaux 19. Les rouleaux 10 et 13 peuvent être entraînés de façon à augmenter, si cela est nécessaire la charge électrostatique sur les bandes par contact à friction.
L'appareil de la fig. 3 est semblable à celui de la fig.
2, sauf qu'aucun tapis sans fin n'est utilisé. Les deux bandes représentées en 20 et 21 sont tirées à travers l'appareil par une paire de rouleaux pinçants 22, tout en étant retenus par des rouleaux agrippeurs 23 dont le rouleau supérieur peut être utilisé pour accroître la charge électrostatique sur la bande par friction, si cela est nécessaire. En outre, la bande 20 est tendue par un rouleau 24, et la bande 21 est tendue par un rouleau 25 et comporte un rouleau 26 pour augmenter sa charge électrostatique, si cela est nécessaire. Pendant leur passage entre les rouleaux 23 et 22, les bandes sont maintenues sous une tension suffisante de façon à ne pas nécessiter d'être supportées par un tapis sans fin, bien que des rouleaux porteurs 27 soient prévus.
De la peinture ou de l'encre est appliquée au moyen de dispositifs 30 et les bandes tendues passent ensemble à travers les dispositifs de mise en pression 35. Après être passées entre les rouleaux 22, elles se séparent pour réaliser un motif et, après passage à travers un dispositif sécheur 36, elles sont enroulées sur des rouleaux 37.
Les fig. 4 et 5 montrent un mode de réalisation d'appareils approprié à l'emploi avec une matière en forme de feuilles rigides. La feuille rigide est représentée en 40 et est supportée par des rouleaux 41 et 42 et également par un tapis sans fin 43, tout en étant pressée contre ce dernier par un autre tapis sans fin 44. Le tapis 44 est entraîné par un rouleau 45 et passe autour d'autres rouleaux 46 et 47. De la peinture, de l'encre ou de la matière visqueuse est conservée dans une trémie 48 dont le fond est constitué par le tapis 44 et dont une paroi latérale est constituée par un autre rouleau 49 qui presse le tapis 44 contre le rouleau 45.
En conséquence, une mince pellicule de peinture, d'encre ou de matière visqueuse est appliquée au tapis 44 et vient en contact avec la feuille 40 contre laquelle elle est pressée sur toute la longueur de son parcours pendant lequel les deux surfaces sont en contact. Lorsque le tapis 44 passe autour des rouleaux 46, les deux surfaces se séparent pour qu'il se forme un motif en couleur ou en relief à la fois sur la feuille et sur le tapis. On laisse le motif sécher de la manière habituelle sur la feuille 40, mais il est enlevé du tapis 44 à l'aide d'un couteau nettoyeur 50, la matière ainsi enlevée du tapis tombant dans un récipient 57.
Dans la variante de la fig. 5, qui est également destinée à la décoration d'une feuille rigide, la feuille est représentée en 55 et est supportée par des rouleaux 56.
De la peinture, de l'encre ou de la matière visqueuse est appliquée à la feuille 55 au moyen d'un dispositif à trémie 57. La feuille passe ensuite entre un tapis sans fin inférieur 58 et un tapis sans fin supérieur 59 qui suit un trajet triangulaire défini par les rouleaux 60, 61 et 62.
La peinture, l'encre ou la matière visqueuse sur la feuille 55 est pressée entre la feuille et le tapis 59 et lorsque le tapis passe autour du rouleau 62, les deux surfaces se séparent pour qu'il se forme un motif décoratif en couleur ou en relief. On laisse sécher celui de la feuille 55 de la manière habituelle, et celui du tapis 59 est enlevé par un couteau racleur 63, la matière enlevée tombant dans un récipient 64.
La fig. 6 représente un mode de réalisation d'appareils pour l'application de motifs à des matières telles que des bandes de papier sur lesquelles les motifs ne peuvent être réalisés directement, mais doivent être transférés. A cet effet, le motif est réalisé initialement sur deux tapis sans fin 70 et 71. De la peinture ou de l'encre est appliquée sur le tapis inférieur 71 par des dispositifs 72 et les deux tapis sont pressés ensemble le long de leur parcours commun par un dispositif 73. A la fin de ce parcours, ils se séparent et passent autour de rouleaux 74 et 75. Le motif est formé de la manière habituelle au point de séparation et est alors ensuite transféré à des bandes 76 et 77 qui touchent les tapis sans fin sur une partie de leurs arcs de contact avec les rouleaux 74 et 75.
Les bandes 76 et 77, qui peuvent être par exemple du carton ou du papier, sont tirées à partir de rouleaux 78 et 79 et, après passage autour de rouleaux de guidage 80 et 81, viennent en contact avec le tapis sans fin 70 et 71 comme cela a déjà été décrit. Pendant cette période de contact, le motif est transféré des tapis sans fin aux bandes qui passent ensuite à travers les dispositifs sécheurs 84 et 85 pour être enroulées sur des rouleaux 86 et 87. Tout motif résiduel sur les tapis sans fin est ensuite enlevé par des dispositifs nettoyeurs 88 et 89, de sorte aue les surfaces des tapis sont prêtes pour la production d'un autre motif. Au lieu d'obtenir un transfert des tapis sans fin comme le montre la fig. 6, le transfert peut être réalisé à partir de bandes de matière, comme le montrent les fit 2 et 3.
Sur la fig. 3, par exemple, il est nécessaire de modifier la disposition, en augmentant les arcs de contact des bandes avec les rouleaux 22 de façon au'elles passent autour de la demicirconférence environ de ces rouleaux. Des bandes, sur lesquelles le motif est à transférer, peuvent ensuite être amenées en contact avec le motif sur les bandes 20 et 21 sensiblement de la même façon, comme le montre la fig. 6.
L'appareil de la fig. 7 est conçu pour la production de motifs décoratifs à la fois en couleur et en relief à partir d'un film de matière plastique 95 à mesure qu'il sort de la matrice représentée schématiquement en 96.
Le film 95 qui est alors à l'état plastique passe entre une paire de tapis sans fin 97, qui laminent ce film grâce à des dispositifs de pression 98. Les tapis sont entraînés suivant un trajet sensiblement triangulaire, défini par les rouleaux 99, 100 et 101 et lorsque la bande 95 atteint les rouleaux 100. les conditions sont telles que le film adhère au tapis 97 et est divisé suivant son épaisseur en deux films séparés 95a et 95b. Des moyens sont prévus pour maintenir la matière plastique à une température constante déterminée pour éviter son figeage prématuré.
Ces films passent ensuite à travers des appareils de séchage représentés schématiquement en 102 et lorsqu'ils attei gnent les rouleaux 101, ils sont en état de se séparer des tapis sans fin. cet effet étant favorisé par des couteaux auxiliaires 103. Lesdits films sont ensuite enroulés sur des rouleaux 104. Si du pigment est inclus dans le mélange à partir duauel le film 95 est constitué. deux motifs autoportants à la fois en couleur et en relief sont réalisés à mesure que les deux films 95a et 95b se séparent en quittant les rouleaux 100. Du fait de la nature plastique de la matière ou de la minceur relative desdits films, les deux films en relief sont complémentaires, ce qui donne lieu à un effet gaufré sur chaque film.
Si un motif en une seule couleur est exigé, les effets de relief peuvent être supprimés subséquemment en pressant ensemble les deux films et si seul un effet de relief est recherché, il n'y a pas lieu d'inclure un pigment dans le mélange initial.
Comme le montre la fig. 7, le film 95 résolu ou non en deux nappes séparées est disposé en sandwich entre deux paires de tapis sans fin qui peuvent être soit chromés, soit constitués par du caoutchouc très dur.
Method of forming a decorative pattern, self-supporting or carried by a support to which it adheres
The present invention relates to a method of forming a decorative pattern that is self-supporting or carried by a support such as a sheet, strip, plate or any object, flexible or rigid, of limited extent (sheet) or indefinite ( endless belt).
The invention also relates to an apparatus for carrying out this method, as well as the self-supporting decorative patterns or carried by a support obtained according to this method.
The method of the invention is characterized in that it consists in rolling an assembly formed by two layers of material, at least one of which comprises a sub-layer of viscous material on the side where said layers are placed opposite each other. and then gradually separating said layers from one of their edges, so that part of said viscous material adheres to one of said layers forming a decorative pattern and the other part to the other layer by forming another decorative pattern, at least one of these decorative patterns which constitutes the aforementioned decorative pattern then being transferred and hardened on a material forming the aforementioned support or hardened on the layer to which it adheres and which then constitutes the aforementioned support or else hardened and detached from said layer to constitute a self-supporting pattern.
Preferably, the hardening of the sub-layer of viscous material is carried out by drying or cooling.
The aforementioned viscous material can be a colored solution or a colored suspension, in particular an ink or a paint, the hardening of which takes place by simple drying; it can thus be formed by a solution or thick suspension hardening by evaporation of the solvent or of the agent constituting the suspension medium; this viscous material may also consist of a material which becomes viscous on heating and which hardens on simple cooling.
The separation of the two aforementioned layers is preferably carried out at a substantially constant speed.
According to an embodiment of the invention at least one of the aforementioned layers is flexible, the two layers have relatively smooth surfaces, move simultaneously in one direction and the process is carried out continuously by applying the aforementioned viscous material on at least one of said two layers at a point of its path, by bringing the first of said layers comprising the sub-layer of viscous material thus formed in pressed contact with the aforementioned second layer at a point of further path and by separating said first layer of said second layer as these layers continue to move.
At least one of the aforementioned two layers can be constituted by an endless carpet, the decorative pattern formed on this endless carpet being either transferred or peeled off, after hardening, so as to form a self-supporting pattern, or peeled off without seeking to keep such a pattern; in the latter case the viscous material can be removed by cleaning the endless carpet or, in the case of single color, remain in place to reform another pattern.
In general, it is observed that during the separation the viscous material is distributed in a complex pattern of branched veins extending over the two layers. The nature of the pattern may vary depending on a large number of different factors such as the nature of said layers, the viscosity of the material, the electrostatic conditions in the case of dielectrics, the pressure applied during rolling, the speed at which the two layers are separated, etc. The use of these factors depends to a large extent on the materials that are to be decorated. Their variation allows for a wide variety of patterns to be obtained, but at the same time these can be easily controlled in order to produce on a given carrier material, which is to be decorated, a pattern of a given type.
A particularly important characteristic of the results is that they are of a substantially periodic nature, that they take place in preferred directions, and that the uniformly irregular nature and dimensions of the designs obtained are such that two reproductions made of a pattern can be easily matched. or matched both horizontally, vertically, and at different angles, so that no marked lines of discontinuity appear. It is believed that the behavior of viscous material or some constituents of viscous material depends both on surface tension effects and also on electrostatic effects, but the theory thereof is not part of the invention.
During separation, the viscous material generally splits entirely along its thickness, one part adhering to one of the aforementioned layers and the other part adhering to the other layer. In some circumstances the viscous material may be left in place as a decorative finish on the surfaces in question, but, alternatively, the viscous material may by itself constitute a decorative film which is subsequently separated from the surface on which it has formed.
The process can very simply be applied manually by the use of two sheets, plates or films of corresponding shape, between which the viscous material is pressed and which are then simply separated by traction applied from one edge.
The patterns produced can be obtained in one or more colors. Separating the two layers distributes the colored ink or colored paint following a decorative pattern that can either be left to dry and set in place in order to decorate the layers in question, or, alternatively, transfer from these layers to another surface constituting the final support.
The layers on which the pattern is initially made should preferably be relatively smooth and impermeable, and when the pattern is to be formed on a layer which does not meet these conditions, that pattern may first be formed on a smooth surface by example a sheet of metal, a layer of hard rubber or flexible plastic material, and be transferred, while it is still in the viscous state, to another material constituting the final support, on which the viscous material is allowed to dry and freeze. It is then observed that the color is transferred only in the regions of the veins and not in the spaces between them, thus giving rise, thanks to such a transfer, to a clearer definition of the pattern produced.
The ink or the paint or more generally the colored solution or the colored suspension will generally comprise a pigment included in a substantially clear medium or in a medium which becomes substantially clear on drying. Particles, for example of mica or metal, can also be included.
The ink or the paint or more generally the colored solution or the colored suspension will generally consist of a polymer in aqueous emulsion or in solution in an organic solvent or in a plasticizer; the polymer of this solution or suspension can be advantageously chosen from acrylic, vinyl and polystyrene resins.
It is found that the pigment or other particles possibly included in the viscous material are highly concentrated in some of the veins of the pattern and it is believed that the migration thus produced results from the configuration of an electrostatic field existing between the two layers, when they are separated; it can be seen that the pattern produced can be modified by varying the electrostatic charge on one or both of the layers, before or during the application of paint or ink, or when the two layers are in contact.
It is therefore possible to apply an electrostatic charge to some or all of the surfaces of the layers which must be in contact with the colored solution or the colored suspension, before or during the application of said solution or suspension or when the two aforementioned layers are in contact. If the electrostatic charge is increased over the entire surface of a layer, the entire pattern will be affected and in general the effects obtained will be enhanced. If the load is only increased locally, the pattern will also be influenced locally and any desired changes in the pattern can thus be made.
On most surfaces, such as paper, wood, glass and metal, a wide variety of different paints and inks can be used. On plastic surfaces it is necessary to take into account the formulation of the plastic. It turns out that some paints and inks perform better than others on specific surfaces and in isolated cases one may find that a particular paint gives absolutely no effective result on a particular type of surface.
However, in general, there are few difficulties in choosing a paint or even suitable for a type of surface. In general, the required properties of the paint or ink are as follows. First, it is important that the paint or ink is short, so that it will hold the design once it has been made. In other words, once the ink or paint has been distributed into veins, it then remains in that configuration until it dries or congeals, so that the veins are sharply defined and immediately apparent. on the surface (s). In some cases, however, a less sharply defined pattern may be required and in this case the property required for the ink or paint to be short is not so important.
This is the case, in particular, when the design is obtained by transfer and is removed from the original surface before the definition is lost. In addition, the ink or paint must be able to flow freely over the surface to be decorated and thus allow the formation of the design. Some paints or inks are not suitable for use with specific materials and may either not flow freely or adhere to the surface as it dries.
However, such exceptions to the general rule can easily be determined by experience and can then be avoided. The viscosity of the ink or of the paint should be such as to allow migration of the pigment inside the binder medium, at the time of separation, and this viscosity varies with the ink used.
Good conductivity is a factor that contributes to the success of the operation. Likewise, the plasticity of the ink or paint should be similar to that of the surface to be decorated and it should not crack as it dries.
Satisfactory results have been obtained in tests carried out with inks and paints comprising alkyd, maleic, glycerophthalic, nitrocellulose, vinyl, epoxy and gum ester resins.
Particularly good results can be obtained by the use of inks or paints comprising a polymer resinous emulsion. Various emulsions can be employed as a paint or ink base, such as an aqueous emulsion of polyvinyl acetate, vinyl copolymer, polyvinyl butyrate or polystyrene. Paints based on these emulsions possess all of the properties mentioned above, but not all are suitable for use with all types of plastic surfaces. Very good results are obtained with acrylic emulsions, such as aqueous emulsions of acrylic copolymer, polymethacrylic ester, higher polyalkyl methacrylate and methacrylic copolymer.
Another application of the process consists in the use of the viscous material as an agent capable of forming a protective sub-layer on the aforementioned corresponding layer. When the layers in contact are separated, this agent is distributed into veins in the aforementioned manner and the surface is then subjected to a subsequent treatment which acts on the surface left free between said veins. This form of process is particularly useful for producing patterns on a metal plate. For this purpose, a suitable protective agent to use is a polymer resin emulsion containing a pigment such as phthalocyanine blue. By separating the two layers, one of which or both being formed by the metal plate to be decorated, the protective agent is distributed into veins made visible by the pigment and it is allowed to dry.
It is found that the regions between the veins are sensitive to a surface treatment, either by electrolysis or by an etching process using an appropriate acid. However, in the region of the veins, the surface is protected from this surface treatment. The electrolytic treatment can consist of plating the metal surface in the unprotected regions or, alternatively, by employing electric current in the reverse direction, metal can be removed in these regions, so that the pattern of these veins stand out. relief.
The sub-layer of viscous material can also be formed by surface softening of the aforementioned corresponding layer; this surface softening of the aforementioned layer can be carried out in particular under the action of heat or under the action of a solvent; the aforementioned viscous material can also consist of a thickened solution of the material forming one of the two aforementioned layers.
According to one variant, this thickened solution does not contain the same material as the layers between which it is laminated.
If the viscous material is simply the softened outer portion of one or both layers it is preferable to start the process from a hard layer and then to soften it either by application of the layer. heat either by the use of a solvent or of a solvent thickened by inclusion of polymer particles in the case of a synthetic resin sheet. In particular, the surface of the sheet of such a resin can be softened, said sheet then being laminated against a smooth metal plate. By separating the two layers, the softened outer part of the plastic sheet splits into veins to produce a decorative relief pattern.
Alternatively, two sheets of synthetic resin can have their surfaces softened in this way and, after lamination, can be separated to provide a relief pattern on both layers. For example, when sheets of polymerized methyl methacrylate plastic material known commercially as Plexiglas, Perpex or Lucite are used, a suitable solvent is trichloroethane. A protective coating can be applied to the back of the sheet or sheets which can then be submerged with their face down in a solvent bath to a depth such that the protected surfaces remain outside the solvent. After the layers were sufficiently softened on the surface, they came out of the solvent and pressed against each other enough to expel any air bubbles.
They are left in contact with each other for a short time and then separated, which produces on the two layers the desired decorative relief effect. As noted above, the act of separating the two layers produces the raised veins. In some cases a combination of a colored effect with a raised effect is desired and pigments and fillers can both be included in the viscous material. Relief effects can be obtained without the inclusion of any dye. Relief effects can be obtained on surfaces other than plastic.
If the viscous material is a homogenized resin sublayer in a plastic state, in which pigments or fine particles such as mica or metal have been included and if it is employed between two layers such as metal plates from which it can separate on drying, this sublayer is split in two by application of the process, to form films which will separate, on drying, from the surface to which they originally adhered; each film will be entirely decorated in such a way that it constitutes a self-supporting pattern having a specific appearance due to the migration of the pigment or the fine particles in the resin, at the time of the separation of the two surfaces.
At the same time, the films will be decorated in relief by the fact that they have a pleasant embossed appearance; the latter can moreover be easily removed, if it is not desired, by pressing the films immediately after they have been detached from the surfaces on which they have been formed. Alternatively, embossed films can be obtained without inclusion of pigment or fine particles in the resin.
This application of the process amounts to combining in a single operation the formation and decoration in color or in relief, or both at the same time, of a plastic film, thereby eliminating the costly printing and pre-printing processes and in allowing the decoration of certain sheets or certain films which are often difficult if not impossible to print using conventional methods. At the same time, the need for a separate embossing process is eliminated and the colored decorative pattern in the plastic sheet cannot be removed by abrasion and is therefore permanent.
This variant of the process is particularly useful for obtaining a decorative effect on an entire sheet of plastic material while it is still in a soft state, during the manufacturing process. If pigment is included in the ingredients from which the plastic material is made, migration of this pigment occurs into the decorative pattern which is formed, and, as a result, this pattern extends straight through the thickness. plastic and cannot be erased by abrasion of the surface. Such a method of forming a colored pattern produces the most durable results, and it has the advantage that it can be applied at the time when the resin sheet is formed.
Another mode of implementation of the present invention consists in that, the two layers of the aforementioned assembly as well as the sub-layer of viscous material initially constituting a homogeneous film in the plastic state, said film is laminated between two. hard surfaces, by splitting within said film, the separation of the two aforementioned layers provided with their respective decorative patterns consisting of the same material as said layers is carried out, said separation being carried out under the action of the separation of said hard surfaces and one peels off the layers, provided with their respective decorative patterns, from said hard surfaces so as to obtain at least one decorative pattern carried by a support with which it forms a particularly coherent whole.
An apparatus for carrying out the aforementioned method is characterized in that it comprises means intended to drive two bands, sheets or plates of material along paths on a part of which they are in contact with each other. , a device for applying the aforementioned viscous material in the form of an underlayer on the surface of one of said strips, sheets or plates at a point situated upstream of the zone where it comes into contact with the other strip, sheet or plate and means for laminating said webs, sheets or plates as well as the underlayer of viscous material, under controlled pressure applied to the region in which said webs, sheets or plates are in contact with each other.
At least one of said aforementioned strips, sheets or plates may be constituted by a continuously driven flexible strip and the structure of the aforementioned apparatus is then adapted accordingly.
At least one of the aforementioned bands can be wound on a roll which generates the drive tension necessary to pull said bands, sheet and / or plate through the apparatus.
Preferably, the apparatus comprises an endless surface which constitutes one of the aforementioned bands, sheets or plates.
According to one embodiment, this apparatus comprises means for driving an additional strip in contact with the aforementioned endless surface, so that the aforementioned decorative pattern produced on said endless surface is transferred to said additional strip.
The invention will now be described in more detail, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which
figs. la, lb and lc schematically illustrate the fundamental sequence of operations of the method;
fig. 2 shows an embodiment of an apparatus for applying a pattern by means of ink or paint and using a single endless belt to support two webs;
fig. 3 shows a similar embodiment of the apparatus, but without an endless belt;
fig. 4 shows an embodiment of an apparatus for decorating a rigid sheet;
fig.
S represents a variant of the apparatus of FIG. 4;
fig. 6 shows an embodiment of an apparatus using two endless belts for carrying out transfers.
fig. 7 shows an embodiment of an apparatus for the production of colored and relief effects through a layer of extruded resin exiting a die, and
figs. 8, 9 and 10 represent typical patterns produced by the process according to the invention.
Referring first to Figs. la, lb and lc, FIG. 1a shows a sheet of material 1 which forms a first layer which may be rigid or flexible. On its surface is applied an under-layer of viscous material 2 which may be an ink or a paint or which may have the property of forming a protective coating on the sheet.
The viscous sub-layer 2 can also be formed by softening the surface of the sheet 1 with a solvent. On top of this sheet is placed a second sheet of material 3 which constitutes a second layer and the assembly thus formed shown in FIG. Ib is then rolled; that is, pressed evenly. Finally sheet 3 is separated from sheet 1, starting with one edge as shown in fig.
1c and is moved in the direction of arrow 4. The effect of this separation is the production of a decorative pattern on the facing surfaces of the two sheets.
As previously indicated, the nature of the pattern varies depending on factors such as the nature of the surfaces themselves, the viscosity of the material of the sublayer and the rate at which the two surfaces are separated; when the process is carried out by hand, it is very easy to introduce any modification to it.
If the pattern is to be produced as a surface finish on one or both of the sheets, it is necessary to choose an ink or paint according to the directions given above. For general purposes, paints based on acrylic polymer emulsions are very useful, and suitable ingredients for basic products are sold by the Italian Company Alcrea of Milan and by Permanent Pigments Inc ..
of Cincinnati. Ohio, USA the latter sells them under the name Liquitex polymer emulsions.
Other suitable basic products are Bédacrvl acrylic emlusions sold by Tmperial Chemical Industries Ltd. and Texicote sold by
Scott Bader & Co. Ltd.
Examples of implementation of the method shown in FIGS. the. Ib and lc are now given.
Example I
Direct application of the process for decorating plastic Pullies.
Two sheets of plastic material known as Plexiglas, measuring 139.7 X 180.5 mm and having a thickness of 1.5 mm were used. These sheets were in the condition they were received direct from the manufacturer with their surface protected by paper. The protective paper was removed from one of the surfaces and the surface cleaned with denatured alcohol. A thin layer of ink was then brushed onto the surface of a plate. The ink used was based on the Liquitex polymer emulsion indicated above, having a viscosity of 2 minutes defined using a Ford No. 4 cup at a temperature of 200 C. After the application of the coat of In ink on one surface, the clean surface of the other sheet was brought into contact with said surface.
A pressure of the order of 27 kg was applied to both surfaces and care was taken to remove all air bubbles. The two surfaces were then separated starting at one end and progressing at a steady rate to the other end, so that the plates were separated in a time of between 2 and 3 seconds. The resulting pattern obtained is shown in fig. 8.
Similar patterns can be obtained by applying this process to sheets of methyl methacrylate.
As a variant of the Liquitex emulsion, another ink which can be used is a Flexographic type ink sold by S. Oiffer & Cie, in Paris.
Example It
Indirect application of the process for decorating paper by transfer.
Two flat plates of metal each measuring 139.7 X 177.8 mm were used for the initial production of the design and the paint used was Liquitex Gesso. A layer 2-4 mm thick was applied to one of the plates and the other plate was brought into contact with the first. A pressure of the order of 34 kg was applied between the two plates and the air bubbles were eliminated. The plates were then separated starting at one end and progressing steadily to the other end, over a period of about 2 seconds. This produced a pattern on each plate which was then transferred to a sheet of paper by gently placing the sheet of paper over the pattern formed on the metal plate and pulling it out in the same direction as that in which the plates were separated, by a time of about 3 seconds.
The sheets of paper were then allowed to dry and second sheets were then printed from the same metal plates. In order to obtain good results with the second sheet of paper, a pressure of the order of 1.8 kg was necessary and this produced pleasant half-tone effects on the paper. The pattern obtained as a result of the first transfer is shown in fig. 9. The nature of the pattern does not depend on the type of paper used when the pattern is applied in this way by transfer and various papers may be suitable.
Similar results can be obtained with other paints such as as additional examples the paint based on aqueous wine emulsion known under the name of Valor sold by Ets.
Valor de Besancon, Expert in Aubervilliers, Seine,
France, and the Rhodopas emulsion sold by Rhône
Poulenc. Inks or paints containing these emulsions in the binder medium can be used for both direct and indirect application.
Example III
Indirect application of the process to the decoration of the
surface of a thin and flexible support, by transfer.
Two metal plates each measuring 139.7 X
190.5 mm were used for the initial production of the pattern. The ink used was a product containing a flexible nitrocellulose base and manufactured by
Lefranc & Cie, 87 quai Président Roosevelt, Issyles-Moulineaux. The viscosity of the ink was varied locally above the plates with values of 30 to 35 seconds at certain points and 40 to 45 seconds at other points, this viscosity being defined using a Ford cup. No. 4 at 200 C. The ink was brushed onto a surface of one of the plates in a layer 1 to 2 mm thick.
The other plate was then brought into contact with the first and a pressure of the order of 34 kg was applied to the two plates. The separation was then started at a wedge and was completed in two seconds, a slight swirling motion having been produced during the separation so that the line of separation of the two plates varied somewhat. The patterns thus produced were then transferred to rectangular pieces of a very thin and flexible sheet, for example of synthetic material measuring 165.1 X 203.2 mu and carefully stretched over wooden frames so as to be wrinkle-free and tense.
For transfer, each piece held on its frame was placed in contact with the plate and after 15 seconds the frame was removed by separation from one end progressing towards the other end at a constant speed. The piece was then allowed to dry and the resulting pattern is shown in fig. 10.
The effect of variations in viscosity and swirling motion produced during separation is reflected in the variation in the size of the grain of the pattern.
Example IV
Direct application of the process for the decoration of a plastic film, with the help of an increased electrostatic charge and an increase in the separation speed.
Two sheets of plasticized polyvinyl chloride film 0.3 mm thick each measuring 304.8
X 304.8 mm were used in conjunction with a paint consisting of a dye in an aqueous emulsion based on vinyl acetate resin sold by
British Resin Products Limited, under the name
Epok V. 80016, and having a viscosity of 12 poises at 250 C. The initial electrostatic charge on both sheets was measured first and found to be 700 volts negative. A portion of film was attached to a rigid plate so as to be held stationary during the process.
The two film portions were rubbed over their surface to be decorated with a soft cotton cloth, after which the electrostatic charge was again measured and found to be between 13,000 and 14,000 volts negative charge. A layer of colored emulsion about 1 mm thick was applied by brush to one of the surfaces. The other portion of film was then placed on top of the first and a glass plate was used to apply very gentle pressure just enough to remove air bubbles without expelling the paint from between the two pieces of film. The film pieces were then separated from one edge in about 1/2 second. The two pieces of film were allowed to dry.
Effective decorative patterns were made on both sheets of film with the help of increased electrostatic charge and increased separation speed.
Example V
Direct application of the process for the production and simultaneous decoration of a plastic sheet.
The material used consisted of cellulose acetate in the form of a viscous underlayer, prepared by dissolving powdery materials in acetone and alcohol with the addition of glycerin as a plasticizer and carbon powder as a colorant.
The viscous mixture was poured onto a glass plate and a second glass plate of the same size was placed on top, causing the viscous undercoat to spread to the edge of the plates. The top plate was then removed starting at one end and working towards the other end thereby causing the carbon particles to migrate into a complex pattern of branching veins. The two plates each had a film of cellulose acetate which was allowed to dry. When dry, each film easily separated from the glass plate to form a complex pattern of branching veins. The two plates both in color and in relief to that shown in fig. 9.
After being pressed at a pressure of 4.5 kg for 94 hours, one of the films became completely flat so that the relief design was gone and only the colored design remained. The other film was left as is, so that it kept a nice embossed appearance.
Similar effects can also be produced by squeezing any viscous resin undercoat, which may or may not contain pigment or fine particles between two, smooth, e.g. glass or metal plates, and pulling them apart. then one another.
Example Vi
Appllcation of the process for the decoration of metal plates.
Two zinc plates each measuring 107.95 X 76.2 mm were used. The surface of one of these plates is coated with a thin coating of colored silicone with yellow vinyl-based emulsion paint applied with a brush. The other plate was then brought into contact with the first and a pressure of the order of 32 kg was applied. The plates were then separated, allowed to dry and the back of each plate received a protective coating of wax coating. The two plates were then treated differently in a copper sulfate bath. The plates were first immersed quickly in the bath which caused the pattern resulting from the silicone coating to appear distinctly due to the blackening of the zinc plate in the unprotected areas.
Although the veins were clearly defined, the regions between the veins still contained a small amount of coating. These areas were therefore gently brushed with a piece of cotton wool to remove the residual coating and leave the surface unprotected. The first plate was simply left in the copper sulphate bath for a few hours without any electrical connection.
The action of the copper sulphate made the patterns disappear and the plate was then cleaned and a proof made using photoengraving ink. The second plate was connected for one hour to the anode of the bath, with a copper plate as the cathode.
It was then taken out, cleaned and a proof was taken from it.
The metal surfaces decorated by a method according to that of this example can be used directly as a decorative article or, alternatively, they can be used for the preparation of subsequent prints as has just been described. As an alternative to etching the plates in the unprotected areas, the bath can be used in reverse to build the plate surfaces in these regions.
Example VII
Realization of relief patterns on plates in
Plexiglass.
We take two sheets of Plexiglas Al.
1-1-2 trichloroethane is taken as solvent.
To protect a surface of each plate, which must not be softened by the solvent, an aqueous mixture of polyvinyl alcohol (polyvinyl alcohol powder dissolved in water) is taken.
A thin film of a fairly viscous mixture of polyvinyl alcohol is applied with a brush on the surfaces to be protected. These surfaces are allowed to dry for approximately one hour. On the bottom of a basin or a flat container large enough to horizontally contain the two rigid plates, the tacks are placed with the head facing down, so that they can be used to support the plates.
Enough solvent is then poured into the container to reach the tip of the tacks and the two rigid plates are placed on the tips of the tacks, so that they just touch the solvent, while the protected surfaces are on the outside of the bed. solvent bath. After ten minutes the plates are removed and the two softened surfaces are brought into contact by applying sufficient pressure to remove air between the two plates. In order to ensure close contact the pressure must be sufficient. but not excessive, otherwise the viscous material would be expelled between the two rigid plates.
The plates are left in contact for about a minute before separating them on a regular basis. This produces a decorative relief effect on each of the two softened surfaces of the rigid plates.
The two plates are then dried as quickly as possible. The polyvinyl alcohol film covering the protected surfaces can be removed as soon as the plates are dry or left in place until the plates are to be used.
The relief effect will obviously be more or less important depending on the depth iusau'à which the plate will have been softened. It is not recommended, however, that the surface be softened to a great depth. as this could cause internal stresses when the material has dried.
The examples described so far all relate to the manual implementation of the method, as indicated in FIGS. the. lb and lc. The method is however particularly applicable. following a continuous mode of operation. on an industrial scale, as shown in fi. 2 to 7 of the drawings.
Referring to fig. 2, a synthetic resin strip 6 is drawn by a roller 7 and passes under devices 8 intended to apply a uniform coating of paint or ink such as that described, or a viscous solution, to produce relief effects on the surface. upper surface of the strip. During the application of the paint or ink, the strip is supported by an endless moving belt 9, against which it is held by a roller 10. The strip then comes into contact with a second strip 11 unwound from. a roller 12 and guided by a series of rollers each represented by the reference 13. A roller 14 presses the two bands against each other and they then pass together under a device generally designated by 15 and intended to apply a controlled pressure .
After coming out from under another roll 16, the bands separate so as to produce a pattern as previously described. They pass together through a drying device 17 and are then wound onto rollers 18. In some cases it may be necessary to reinforce the drying device 17, in which case additional drying may be provided at 18, the bands being wound on rollers 19. The rollers 10 and 13 can be driven so as to increase, if necessary, the electrostatic charge on the belts by frictional contact.
The apparatus of FIG. 3 is similar to that of FIG.
2, except that no endless belt is used. The two bands shown at 20 and 21 are pulled through the apparatus by a pair of nip rollers 22, while being held by gripper rollers 23, the upper roller of which can be used to increase the electrostatic charge on the belt by friction, if that is necessary. Further, the web 20 is tensioned by a roll 24, and the web 21 is tensioned by a roll 25 and has a roll 26 to increase its electrostatic charge, if necessary. During their passage between the rollers 23 and 22, the bands are maintained under sufficient tension so as not to need to be supported by an endless belt, although carrier rollers 27 are provided.
Paint or ink is applied by means of devices 30 and the tensioned bands pass together through the pressurizing devices 35. After passing between the rollers 22, they separate to make a pattern and, after passing. through a dryer device 36, they are wound on rollers 37.
Figs. 4 and 5 show an embodiment of apparatus suitable for use with rigid sheet-like material. The rigid sheet is shown at 40 and is supported by rollers 41 and 42 and also by an endless belt 43, while being pressed against the latter by another endless belt 44. The belt 44 is driven by a roller 45 and passes around other rollers 46 and 47. Paint, ink or viscous material is kept in a hopper 48, the bottom of which is formed by the belt 44 and one side wall of which is formed by another roller 49 which presses the belt 44 against the roller 45.
As a result, a thin film of paint, ink or viscous material is applied to the mat 44 and comes into contact with the sheet 40 against which it is pressed along the entire length of its path during which the two surfaces are in contact. As the carpet 44 passes around the rollers 46, the two surfaces separate so that a color or relief pattern forms on both the sheet and the carpet. The pattern is allowed to dry in the usual manner on sheet 40, but is removed from carpet 44 using a cleaning knife 50, the material thus removed from the carpet falling into a container 57.
In the variant of FIG. 5, which is also intended for the decoration of a rigid sheet, the sheet is shown at 55 and is supported by rollers 56.
Paint, ink or viscous material is applied to the sheet 55 by means of a hopper device 57. The sheet then passes between a lower endless belt 58 and an upper endless belt 59 which follows a triangular path defined by rollers 60, 61 and 62.
The paint, ink or viscous material on the sheet 55 is pressed between the sheet and the mat 59 and as the mat passes around the roller 62 the two surfaces separate to form a decorative pattern in color or in relief. That of sheet 55 is allowed to dry in the usual manner, and that of carpet 59 is removed by a scraper knife 63, the removed material falling into a container 64.
Fig. 6 shows an embodiment of apparatus for applying patterns to materials such as paper webs on which the patterns cannot be produced directly, but must be transferred. For this purpose, the pattern is initially produced on two endless belts 70 and 71. Paint or ink is applied to the lower belt 71 by devices 72 and the two belts are pressed together along their common path. by a device 73. At the end of this path, they separate and pass around rollers 74 and 75. The pattern is formed in the usual way at the point of separation and is then transferred to bands 76 and 77 which touch the endless belt over part of their arcs of contact with rollers 74 and 75.
The bands 76 and 77, which can be for example cardboard or paper, are drawn from rollers 78 and 79 and, after passing around guide rollers 80 and 81, come into contact with the endless belt 70 and 71 as has already been described. During this period of contact, the pattern is transferred from the endless belts to the webs which then pass through the dryers 84 and 85 to be wound up on rollers 86 and 87. Any residual pattern on the endless belts is then removed by the driers. cleaning devices 88 and 89, so that the carpet surfaces are ready for the production of another pattern. Instead of obtaining an endless conveyor transfer as shown in fig. 6, the transfer can be made from strips of material, as shown in fit 2 and 3.
In fig. 3, for example, it is necessary to modify the arrangement, increasing the arcs of contact of the bands with the rollers 22 so that they pass around the approximately half-circumference of these rollers. Strips, onto which the pattern is to be transferred, can then be brought into contact with the pattern on the strips 20 and 21 in substantially the same way, as shown in FIG. 6.
The apparatus of FIG. 7 is designed for the production of both color and relief decorative patterns from plastic film 95 as it exits the die shown schematically at 96.
The film 95 which is then in the plastic state passes between a pair of endless belts 97, which laminate this film by means of pressure devices 98. The belts are driven along a substantially triangular path, defined by the rollers 99, 100 and 101 and when the web 95 reaches the rollers 100. the conditions are such that the film adheres to the carpet 97 and is divided according to its thickness into two separate films 95a and 95b. Means are provided for maintaining the plastic material at a determined constant temperature to prevent its premature freezing.
These films then pass through the drying apparatus shown schematically at 102 and when they reach the rolls 101, they are in a condition to separate from the endless belts. this effect being promoted by auxiliary knives 103. Said films are then wound up on rollers 104. If pigment is included in the mixture from the film 95 is formed. two self-supporting patterns both in color and in relief are produced as the two films 95a and 95b separate when leaving the rollers 100. Due to the plastic nature of the material or the relative thinness of said films, the two films relief are complementary, resulting in an embossed effect on each film.
If a single color pattern is required, the relief effects can be removed subsequently by pressing the two films together and if only a relief effect is desired, there is no need to include a pigment in the initial mix. .
As shown in fig. 7, the film 95 whether or not resolved into two separate plies is sandwiched between two pairs of endless belts which may be either chrome-plated or made of very hard rubber.