CH721053A2

CH721053A2 - Three-dimensional decoration process of a substrate in order to produce a covering part

Info

Publication number: CH721053A2
Application number: CH000895/2023A
Authority: CH
Inventors: Le Boudouil Damien
Original assignee: Comadur Sa
Priority date: 2023-08-23
Filing date: 2023-08-23
Publication date: 2025-02-28

Abstract

L'invention concerne un procédé de décoration en trois dimensions d'un substrat (11) afin de réaliser une pièce d'habillage (10) comprenant les étapes de : – dépôt d'au moins une couche de base en émail sur une surface d'habillage (110) d'un substrat (11) réalisé en céramique; – cuisson du substrat (11) recouvert de la couche de base; – gravure de la couche de base selon un motif prédéfini de décor de sorte à générer une ou des cavités borgnes s'étendant entre un fond formé par le substrat (11) et une ouverture formée par la couche de base; – dépôt d'une couche décorative en matériau céramique et/ou en matériau métallique sur la couche de base et les cavités de sorte à rempiir lesdites cavités afin de former des éléments décoratifs (130), le matériau de la couche décorative étant choisi de sorte que sa température de fusion soit inférieure à la température de transition vitreuse du matériau constituant la couche de base; – surfaçage de la couche décorative de sorte à éliminer l'ensemble de ladite couche déposée sur la couche de base; – tribofinition du substrat (11) et des couches de base et décorative de sorte à éliminer l'ensemble de la couche de base. L'invention relève du domaine de la décoration de pièces d'horlogerie, de bijouterie ou d'articles de mode.The invention relates to a method for three-dimensional decoration of a substrate (11) in order to produce a cladding part (10) comprising the steps of: – depositing at least one enamel base layer on a cladding surface (110) of a substrate (11) made of ceramic; – firing the substrate (11) covered with the base layer; – etching the base layer according to a predefined decorative pattern so as to generate one or more blind cavities extending between a bottom formed by the substrate (11) and an opening formed by the base layer; – depositing a decorative layer of ceramic material and/or metallic material on the base layer and the cavities so as to fill said cavities in order to form decorative elements (130), the material of the decorative layer being chosen so that its melting temperature is lower than the glass transition temperature of the material constituting the base layer; – surfacing of the decorative layer so as to remove all of said layer deposited on the base layer; – tribofinishing of the substrate (11) and of the base and decorative layers so as to remove all of the base layer. The invention relates to the field of decoration of timepieces, jewelry or fashion items.

Description

Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

[0001] L'invention relève du domaine de la décoration de pièces d'horlogerie, de bijouterie ou d'articles de mode, et notamment de la fabrication de pièces d'habillage. [0001] The invention relates to the field of decoration of timepieces, jewelry or fashion items, and in particular the manufacture of decorative items.

[0002] Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de décoration en trois dimensions d'un substrat afin de réaliser une pièce d'habillage. Ce procédé peut s'appliquer avantageusement à toute pièce d'habillage dans le domaine de l'horlogerie, de la bijouterie, des articles de mode tels que les articles de maroquinerie, de lunetterie, d'instruments d'écriture ou les appareils portables électroniques. [0002] More particularly, the invention relates to a method for three-dimensional decoration of a substrate in order to produce a decorative part. This method can be advantageously applied to any decorative part in the field of watchmaking, jewelry, fashion articles such as leather goods, eyewear, writing instruments or portable electronic devices.

Arrière-plan technologiqueTechnological background

[0003] Il existe de nombreux procédés pour la réalisation de décors en relief sur une surface d'un substrat afin de former une pièce d'habillage, telle qu'un cadran, une platine, un pont, un rouage, une masse oscillante, une lunette, une carrure, des maillons d'un bracelet ou un fermoir d'un bracelet, dans le domaine de l'horlogerie. [0003] There are numerous methods for producing relief decorations on a surface of a substrate in order to form a decorative part, such as a dial, a plate, a bridge, a gear train, an oscillating weight, a bezel, a case middle, links of a bracelet or a clasp of a bracelet, in the field of watchmaking.

[0004] Parmi ces procédés, il existe ceux permettant de générer un masque sur un substrat, le masque comportant des ouvertures dont les contours correspondent à la forme d'éléments du décor souhaité. Ces ouvertures sont remplies d'un matériau constituant les éléments décoratifs, puis le masque est éliminé. [0004] Among these methods, there are those allowing to generate a mask on a substrate, the mask comprising openings whose contours correspond to the shape of elements of the desired decoration. These openings are filled with a material constituting the decorative elements, then the mask is removed.

[0005] Bien que simple, ce procédé présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, dans certains cas, le masque peut ne pas être intimement en contact avec la surface du substrat, ce qui peut impliquer des problèmes de respect des tolérances de fabrication du décor. [0005] Although simple, this method has a number of drawbacks. Indeed, in certain cases, the mask may not be in intimate contact with the surface of the substrate, which can involve problems in respecting the manufacturing tolerances of the decoration.

[0006] Un autre inconvénient vient du fait que cette méthode nécessite que le dépôt des éléments décoratifs n'endommage pas le masque, auquel cas les tolérances de fabrication ne seraient pas respectées, et que le masque puisse être retiré sans endommager le substrat et les décors. Cette méthode offre donc très peu de liberté quant aux matériaux disponibles pour la réalisation du substrat et des décors. [0006] Another disadvantage comes from the fact that this method requires that the deposition of the decorative elements does not damage the mask, in which case the manufacturing tolerances would not be respected, and that the mask can be removed without damaging the substrate and the decorations. This method therefore offers very little freedom as to the materials available for the production of the substrate and the decorations.

Résumé de l'inventionSummary of the invention

[0007] L'invention résout les inconvénients précités en proposant une solution permettant d'assurer le respect des tolérances de fabrication des décors et permettant de garantir la tenue du masque lors du dépôt des éléments décoratifs et le respect de l'intégrité du substrat et des décors lors du retrait du masque. [0007] The invention solves the aforementioned drawbacks by proposing a solution making it possible to ensure compliance with the manufacturing tolerances of the decorations and making it possible to guarantee the hold of the mask during the deposition of the decorative elements and the respect of the integrity of the substrate and the decorations during the removal of the mask.

[0008] À cet effet, l'invention concerne un procédé de décoration en trois dimensions d'un substrat afin de réaliser une pièce d'habillage comprenant les étapes de : – dépôt d'au moins une couche de base en émail sur une surface d'habillage d'un substrat réalisé en céramique ; – cuisson du substrat recouvert de la couche de base ; – gravure de la couche de base selon un motif prédéfini de décor de sorte à générer une ou des cavités borgnes s'étendant entre un fond formé par le substrat et une ouverture formée par la couche de base ; – dépôt d'une couche décorative en matériau céramique et/ou en matériau métallique sur la couche de base et les cavités de sorte à remplir lesdites cavités afin de former des éléments décoratifs ; – surfaçage de la couche décorative de sorte à éliminer l'ensemble de ladite couche déposée sur la couche de base ; – tribofinition du substrat et des couches de base et décorative de sorte à éliminer l'ensemble de la couche de base.[0008] For this purpose, the invention relates to a method for three-dimensional decoration of a substrate in order to produce a cladding part comprising the steps of: – depositing at least one enamel base layer on a cladding surface of a substrate made of ceramic; – firing the substrate covered with the base layer; – etching the base layer according to a predefined decorative pattern so as to generate one or more blind cavities extending between a bottom formed by the substrate and an opening formed by the base layer; – depositing a decorative layer of ceramic material and/or metallic material on the base layer and the cavities so as to fill said cavities in order to form decorative elements; – surfacing the decorative layer so as to remove all of said layer deposited on the base layer; – tribofinishing the substrate and the base and decorative layers so as to remove all of the base layer.

[0009] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. [0009] In particular embodiments, the invention may further comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations.

[0010] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la couche de base est surfacée à la suite de l'étape de cuisson. [0010] In particular embodiments, the base layer is surfaced following the baking step.

[0011] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la couche décorative est déposée de sorte qu'elle présente, dans les cavités, une épaisseur supérieure ou égale à l'épaisseur des éléments décoratifs à l'issue du procédé. [0011] In particular embodiments, the decorative layer is deposited so that it has, in the cavities, a thickness greater than or equal to the thickness of the decorative elements at the end of the process.

[0012] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la couche de base est en émail borosilicate. [0012] In particular embodiments, the base layer is made of borosilicate enamel.

[0013] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la couche de base est en émail borosilicate de sodium. [0013] In particular embodiments, the base layer is sodium borosilicate enamel.

[0014] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, lors de l'étape de cuisson la température à laquelle est soumise le substrat recouvert de la couche de base est comprise entre 500°C et 1500°C, préférentiellement sensiblement égale à 1000°C. [0014] In particular embodiments, during the baking step the temperature to which the substrate covered with the base layer is subjected is between 500°C and 1500°C, preferably substantially equal to 1000°C.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante donnée à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: – les figures 1a à 1f représentent schématiquement une vue de section des étapes de réalisation d'un procédé de décoration d'un substrat pour la réalisation d'une pièce d'habillage selon exemple préféré de réalisation de l'invention.[0015] Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following detailed description given by way of non-limiting example, with reference to the appended drawings in which: – Figures 1a to 1f schematically represent a section view of the steps of carrying out a method of decorating a substrate for producing a trim piece according to a preferred example of carrying out the invention.

[0016] On note que les figures ne sont pas nécessairement dessinées à l'échelle pour des raisons de clarté. [0016] Note that the figures are not necessarily drawn to scale for reasons of clarity.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

[0017] La présente invention concerne un procédé de décoration en trois dimensions d'un substrat 11 afin de réaliser une pièce d'habillage 10, tel que représenté sur les figures successives 1a à 1f. [0017] The present invention relates to a method for three-dimensional decoration of a substrate 11 in order to produce a covering part 10, as shown in successive figures 1a to 1f.

[0018] Le procédé comporte tout d'abord une étape de dépôt d'au moins une couche de base 12 en émail sur une surface d'habillage 110 d'un substrat 11 réalisé en céramique, comme le montre la figure 1a. La surface d'habillage 110 est destinée à être visible pour un utilisateur une fois la pièce d'habillage 10 réalisée. Préférentiellement, la couche de base 12 est déposée sur l'ensemble de la surface d'habillage 110. [0018] The method firstly comprises a step of depositing at least one base layer 12 of enamel on a covering surface 110 of a substrate 11 made of ceramic, as shown in FIG. 1a. The covering surface 110 is intended to be visible to a user once the covering part 10 has been produced. Preferably, the base layer 12 is deposited over the entire covering surface 110.

[0019] Dans l'exemple préféré de mise en œuvre de l'invention, la couche de base 12 est réalisée en émail borosilicate, en particulier en émail borosilicate de sodium, pour des raisons qui sont décrites en détail dans la suite du texte. La couche de base 12 peut être déposée par trempage, par projection ou par application au pinceau. Dans le présent texte, par abus de langage et pour simplifier la lecture, le singulier est employé lorsqu'il est question de la couche de base 12, toutefois la couche de base 12 peut être composée d'un empilement de couches. [0019] In the preferred example of implementation of the invention, the base layer 12 is made of borosilicate enamel, in particular sodium borosilicate enamel, for reasons which are described in detail in the rest of the text. The base layer 12 can be deposited by dipping, by spraying or by brush application. In the present text, by abuse of language and to simplify reading, the singular is used when referring to the base layer 12, however the base layer 12 can be composed of a stack of layers.

[0020] Avantageusement, le substrat 11 peut être réalisé en toute céramique dense, tel qu'en zircone, en alumine, en Grenat d'yttrium et d'aluminium aussi connu sous l'accronyme „YAG“ signifiant Yttrium Aluminium Garnet, en saphir ou en un mélange de ces éléments. [0020] Advantageously, the substrate 11 can be made of any dense ceramic, such as zirconia, alumina, yttrium aluminum garnet also known by the acronym “YAG” meaning Yttrium Aluminum Garnet, sapphire or a mixture of these elements.

[0021] La couche de base 12 et le substrat 11 sont ensuite cuits dans un four à une température comprise entre 500 et 1500 degrés Celsius, préférentiellement à 1000 degrés, de sorte à entraîner la fusion de la couche de base 12 afin qu'elle adhère chimiquement au substrat 11. Grâce à sa composition, l'adhérence de la couche de base 12 sur le substrat 11 est garantie à la suite de cette étape. [0021] The base layer 12 and the substrate 11 are then baked in an oven at a temperature between 500 and 1500 degrees Celsius, preferably at 1000 degrees, so as to cause the base layer 12 to melt so that it chemically adheres to the substrate 11. Thanks to its composition, the adhesion of the base layer 12 to the substrate 11 is guaranteed following this step.

[0022] La couche de base 12 est préférentiellement surfacée à la suite de l'étape de cuisson de sorte à aplanir sa surface visible et de sorte à égaliser son épaisseur. En effet, comme la figure 1a le représente de façon exagérée, la couche de base 12 est susceptible de présenter une variation d'épaisseur. Notamment, la surface de la couche de base 12 peut présenter une succession de creux et de bosses due à un phénomène de tension de surface apparaissant lors de la cuisson de la couche de base 12, et l'épaisseur de la couche de base 12 peut être plus importante au centre de la surface d'habillage 110 que sur sa périphérie à cause de la mouillabilité de ladite couche. Par ailleurs, si la surface d'habillage 110 ne s'étend pas horizontalement, c'est-à-dire qu'elle forme une pente, la couche de base 12 peut avoir tendance à s'écouler, lors de sa cuisson, dans le sens de la pente, et donc à générer une surépaisseur, sous l'effet de la pesanteur et du fait de sa viscosité à chaud. [0022] The base layer 12 is preferably surfaced following the baking step so as to flatten its visible surface and so as to equalize its thickness. Indeed, as FIG. 1a represents in an exaggerated manner, the base layer 12 is likely to have a variation in thickness. In particular, the surface of the base layer 12 may have a succession of hollows and bumps due to a surface tension phenomenon appearing during the baking of the base layer 12, and the thickness of the base layer 12 may be greater in the center of the covering surface 110 than on its periphery because of the wettability of said layer. Furthermore, if the covering surface 110 does not extend horizontally, that is to say it forms a slope, the base layer 12 may have a tendency to flow, during its cooking, in the direction of the slope, and therefore to generate an excess thickness, under the effect of gravity and due to its viscosity when hot.

[0023] Le surfaçage de la couche de base 12 est réalisé préférentiellement par abrasion mécanique, par exemple par meulage ou par ponçage. Le résultat de cette étape est représenté schématiquement sur la figure 1b. [0023] The surfacing of the base layer 12 is preferably carried out by mechanical abrasion, for example by grinding or sanding. The result of this step is shown schematically in FIG. 1b.

[0024] La couche de base 12 est par la suite gravée selon un motif prédéfini de décor. Plus précisément, cette étape de gravure a pour objectif de générer une ou des cavités 120 borgnes dans la couche de base 12 afin de loger des éléments décoratifs 130 en relief, tel qu'abordé plus en détail dans la suite du texte. Les cavités 120 s'étendent entre un fond formé par le substrat 11 et une ouverture formée par la couche de base 12 comme visible sur la figure 1c. L'étape de surfaçage, à la suite de laquelle, la surface visible de la couche de base 12 est aplanie, permet de maitriser les tolérances de fabrication des cavités 120. [0024] The base layer 12 is subsequently etched according to a predefined decorative pattern. More precisely, this etching step aims to generate one or more blind cavities 120 in the base layer 12 in order to house decorative elements 130 in relief, as discussed in more detail in the remainder of the text. The cavities 120 extend between a bottom formed by the substrate 11 and an opening formed by the base layer 12 as visible in FIG. 1c. The surfacing step, following which the visible surface of the base layer 12 is flattened, makes it possible to control the manufacturing tolerances of the cavities 120.

[0025] Avantageusement, les cavités 120 peuvent également s'étendre dans le substrat 11, comme représenté sur les figures 1c à 1f. Cette caractéristique permet d'augmenter encore l'accroche des éléments décoratifs 130 dans le substrat 11. [0025] Advantageously, the cavities 120 can also extend into the substrate 11, as shown in FIGS. 1c to 1f. This characteristic makes it possible to further increase the adhesion of the decorative elements 130 in the substrate 11.

[0026] Préférentiellement, l'étape de gravure est réalisée par laser, mais peut être réalisée par toute solution technique appropriée, par exemple par usinage mécanique. [0026] Preferably, the engraving step is carried out by laser, but can be carried out by any appropriate technical solution, for example by mechanical machining.

[0027] Ensuite, une couche décorative 13 est déposée sur la couche de base 12 et dans les cavités 120, comme le montre la figure 1d. Une telle couche décorative 13 peut être déposée par sprayage, par pressage, par projection thermique et plasma, ou par dépôt de barbotine, selon le matériau envisagé pour constituer la couche décorative 13. En particulier, la couche décorative 13 peut être réalisée en matériau céramique, par exemple dans un émail, tel qu'un émail borosilicaté ou un feldspath, et/ou en matériau métallique. Dans le présent texte les termes „matériau métallique“ désignent tout alliage métallique, tout métal pur ou tout composite métallique. [0027] Next, a decorative layer 13 is deposited on the base layer 12 and in the cavities 120, as shown in FIG. 1d. Such a decorative layer 13 may be deposited by spraying, by pressing, by thermal and plasma projection, or by slip deposition, depending on the material envisaged to constitute the decorative layer 13. In particular, the decorative layer 13 may be made of ceramic material, for example in an enamel, such as a borosilicate enamel or a feldspar, and/or of metallic material. In the present text, the terms “metallic material” designate any metal alloy, any pure metal or any metal composite.

[0028] Le matériau constituant la couche décorative 13 présente avantageusement un point de fusion inférieur à la température de transition vitreuse du matériau constituant la couche de base 12 de sorte que, lors du dépôt de la couche décorative 13, la couche de base 12 n'est pas détériorée. A titre d'exemple, la température de fusion du matériau constituant la couche de base 12 est inférieure à 600 degrés Celsius. [0028] The material constituting the decorative layer 13 advantageously has a melting point lower than the glass transition temperature of the material constituting the base layer 12 so that, during the deposition of the decorative layer 13, the base layer 12 is not damaged. For example, the melting temperature of the material constituting the base layer 12 is lower than 600 degrees Celsius.

[0029] La couche décorative 13 est déposée de sorte qu'elle présente, dans les cavités 120, une épaisseur supérieure ou égale à l'épaisseur souhaitée des éléments décoratifs 130 à l'issue du procédé. [0029] The decorative layer 13 is deposited so that it has, in the cavities 120, a thickness greater than or equal to the desired thickness of the decorative elements 130 at the end of the process.

[0030] Une étape de surfaçage est mise en œuvre après le dépôt de la couche décorative 13 de sorte à éliminer l'ensemble de ladite couche décorative 13 déposée sur la couche de base 12, comme représenté sur la figure 1e. Une telle opération de surfaçage est avantageusement réalisée par abrasion mécanique, par exemple par meulage ou par ponçage. [0030] A surfacing step is implemented after the deposition of the decorative layer 13 so as to remove all of said decorative layer 13 deposited on the base layer 12, as shown in FIG. 1e. Such a surfacing operation is advantageously carried out by mechanical abrasion, for example by grinding or by sanding.

[0031] Une fois la couche décorative 13 présente uniquement dans les cavités 120, une étape de tribofinition est mise en œuvre de sorte à éliminer l'ensemble de la couche de base 12 et à former la pièce d'habillage 10. Avantageusement, grâce au matériau de la couche de base 12, celle-ci est éliminée très facilement et rapidement par l'étape de tribofinition, sans que les éléments abrasifs ne détériorent de façon incontrôlée la surface d'habillage 110 du substrat 11 ou les éléments décoratifs 130 formés par les reliquats de la couche décorative 13. [0031] Once the decorative layer 13 is present only in the cavities 120, a tribofinishing step is implemented so as to eliminate the entire base layer 12 and to form the covering part 10. Advantageously, thanks to the material of the base layer 12, it is eliminated very easily and quickly by the tribofinishing step, without the abrasive elements damaging in an uncontrolled manner the covering surface 110 of the substrate 11 or the decorative elements 130 formed by the remains of the decorative layer 13.

[0032] La figure 1f illustre schématiquement cette pièce d'habillage 10 et les effets potentiels de l'étape de tribofinition sur l'élément décoratif 130. En particulier, les angles vifs de l'élément décoratifs 130 peuvent être arrondis par l'abrasion causée lors de l'étape de tribofinition. [0032] Figure 1f schematically illustrates this trim piece 10 and the potential effects of the tribofinishing step on the decorative element 130. In particular, the sharp corners of the decorative element 130 can be rounded by the abrasion caused during the tribofinishing step.

[0033] Le matériau de la couche décorative 13 est choisi de sorte à mieux résister à l'étape de tribofinition que la couche de base 12, cette dernière ayant une vocation sacrificielle. [0033] The material of the decorative layer 13 is chosen so as to better resist the tribofinishing step than the base layer 12, the latter having a sacrificial purpose.

[0034] De manière plus générale, il est à noter que les modes de mise en œuvre et de réalisation considérés ci-dessus ont été décrits à titre d'exemples non limitatifs, et que d'autres variantes sont par conséquent envisageables. [0034] More generally, it should be noted that the implementation and embodiment modes considered above have been described as non-limiting examples, and that other variants are consequently conceivable.

Claims

1. A method for three-dimensional decoration of a substrate (11) in order to produce a cladding part (10) comprising the steps of: – depositing at least one enamel base layer (12) on a cladding surface (110) of a substrate (11) made of ceramic; – firing the substrate (11) covered with the base layer (12); – etching the base layer (12) according to a predefined decorative pattern so as to generate one or more blind cavities (120) extending between a base formed by the substrate (11) and an opening formed by the base layer (12); – depositing a decorative layer (13) of ceramic material and/or metallic material on the base layer (12) and the cavities (120) so as to fill said cavities (120) in order to form decorative elements (130), the material of the decorative layer (13) being chosen so that its melting temperature is lower than the glass transition temperature of the material constituting the base layer (12); – surfacing the decorative layer (13) so as to remove all of said layer deposited on the base layer (12); – tribofinishing the substrate (11) and the base (12) and decorative (13) layers so as to remove all of the base layer (12).

2. A method according to claim 1, wherein the base layer (12) is surfaced following the baking step.

3. Method according to one of claims 1 or 2, in which the decorative layer (13) is deposited so that it has, in the cavities (120), a thickness greater than or equal to the thickness of the decorative elements (130) at the end of the method.

4. Method according to one of claims 1 to 3, in which the base layer (12) is made of borosilicate enamel.

5. Method according to claim 4, in which the base layer (12) is sodium borosilicate enamel.

6. Method according to one of claims 1 to 5, in which during the baking step the temperature to which the substrate (11) covered with the base layer (12) is subjected is between 500°C and 1500°C, preferably substantially equal to 1000°C.