Accueil     Recherche | Plan     Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base  
TUTORIEL cerig.efpg.inpg.fr 
 
Vous êtes ici : Accueil > Formation > Tutoriels > La flexographie > Le cylindre anilox   Révision : 03 mars 2006
 
Visitez le site de l'EFPG La flexographie    Page précédente   
Page
précédente
   Plan du tutoriel   
Plan du
tutoriel
   Liste des tutoriels   
Liste des
tutoriels
   Page suivante   
Page
suivante
Éliane Rousset - EFPG
(01 mars 2006)

III - Le cylindre anilox

Le traditionnel rouleau anilox acier chromé gravé mécaniquement a été remplacé par un rouleau céramique gravé laser. La couche céramique (oxyde de chrome) de 200 µm est déposée par une torche à plasma et la gravure laser est effectuée avec un laser de puissance CO2 ou YAG.

III-1- Le revêtement céramique

La torche plasma associée au revêtement en oxyde de chrome permet d’obtenir une surface céramique dure nécessaire pour la fabrication d’anilox performants. Elle tire son nom du gaz plasma créé pour l’application du revêtement.
Le schéma de la figure 7 décrit le principe d'application du revêtement céramique par torche plasma.

Application du revêtement céramique par torche plasma
Figure 7 - Application du revêtement céramique par torche plasma

L’azote circule dans la torche jusqu’à une anode. Une cathode placée dans le flux de gaz à proximité de l’anode et connectée à l’extrémité de l’alimentation a pour effet de créer un arc électrique. Le gaz circule à travers cet arc électrique et est ionisé. La chaleur engendrée cause l’expansion du gaz produisant ainsi une pression importante. Cette pression s’échappe par l’ouverture de l’anode pour former un jet de vapeur chaude à haute vélocité. La matière du revêtement qui se présente sous forme de poudre est injectée dans la torche et passe également à travers l’arc électrique. Le centre de la flamme plasma atteint une température d’environ 30000°C qui fait fondre la poudre afin qu’elle adhère au substrat. La flamme est dirigée vers le cylindre en rotation à angle droit. La vitesse de rotation et le débit de la torche sur tout le long du cylindre déterminent l’épaisseur du revêtement. Pour faire tenir ce revêtement à la surface du cylindre acier, on donne à celui-ci une rugosité d’environ 0,8 µm. Ce revêtement, d’une épaisseur généralement de 200 µm, est d’une grande densité, d'une faible porosité et d’une dureté élevée. Il est rectifié à la meule diamant et poli, ce qui lui confère un état de surface de grande qualité.
Pour assurer une qualité de dépôt suffisante, il est nécessaire d’utiliser une poudre dont la granulométrie ne dépasse pas une taille limite (supérieure à quelques dizaines de microns). Au-delà, les particules de céramique, fortement résistantes à la température, ne parviennent pas à fondre suffisamment et provoquent des inclusions au sein du dépôt. Ces particules non fondues entraînent des tensions au sein du revêtement et diminuent ainsi ses propriétés mécaniques. De même, une taille trop fine de particules, en quantité trop importante provoque la surchauffe du jet plasma. La vaporisation de ces fines particules peut entraîner l’obstruction de la torche.

III-2- La gravure laser

La plupart des cylindres anilox sont gravés au laser CO2 (combinaison en réalité de CO2, hélium et azote pour produire l’énergie du laser) : il utilise l’énergie de la lumière du laser qui est loin du spectre infrarouge. Leur puissance varie d’une vingtaine de watts à quelques 750 watts.
À l’inverse, les lasers NdYAG (cristal : grenat d’aluminium d’yttrium dopé avec du néodime), appelés également lasers semi-conducteurs, utilisent l’énergie lumineuse proche du spectre infrarouge ayant des longueurs d’ondes plus courtes qui permettent une concentration plus précise de l’énergie laser lors de la gravure. Ils utilisent une puissance pouvant varier de quelques watts à 250 watts selon les machines.

Plus la longueur d’onde sera petite, plus la taille des alvéoles sera faible. La limite de la gravure au laser CO2 se situe vers 1000 cellules/pouce, et celle du laser YAG vers 1500 cellules/pouce. Pour modeler les alvéoles, le faisceau des lasers applique une température supérieure à sa température de vaporisation à la surface de la céramique.

La gravure YAG permet d’obtenir des alvéoles plus profondes qui fournissent ainsi plus de volume pour les linéatures supérieures à 200 l/cm (500 lpi). En fait, le faisceau du laser YAG peut être focalisé plus précisément afin de mieux concentrer l’énergie vers chaque alvéole et permet donc d’augmenter la linéature. Le laser YAG crée des alvéoles plus profondes et des ponts de trame plus réguliers en comparaison de la gravure CO2. Un cylindre anilox gravé au laser YAG et de linéature 550 l/cm (1400 lpi) offre le même volume qu’un anilox gravé au laser CO2 de linéature 315 l/cm (800 lpi). En revanche, la forme des alvéoles gravées au laser YAG ne permet pas de libérer la totalité de l’encre. À l’inverse, les alvéoles gravées au laser CO2 se vident très bien.

Lors de l’opération de gravure au CO2, de la matière fondue se dépose autour de chaque alvéole. Ensuite ces particules se solidifient : il s’agit du recast.
Le laser YAG ayant des impulsions plus courtes par rapport au laser CO2 (environ 30 fois), minimise la formation du recast lors de la gravure. Par conséquent, la surface des cylindres gravés est extrêmement lisse, ce qui permet un meilleur fonctionnement de la racle et prolonge sa durée de vie.

Comme le montre la figure 8, les alvéoles gravées ont une forme hexagonale ou quadrangulaire. Elles sont caractérisées par leur linéature qui peut varier de 80 lignes par cm à 300 l/cm avec un angle de gravure de 30°, 45° ou 60°. La linéature implique un nombre d'alvéoles par cm2 (120 l/cm = 14400 alvéoles/cm2). La profondeur des alvéoles varie entre 10 et 30 µm et le volume de 1 à 18 cm3/m2 (20 cm3/m2 dans le cas des vernis). L'optimisation du transfert d'encre anilox-cliché est obtenue pour un rapport linéature anilox/linéature cliché de 4 à 5 et pour des angles de gravure des alvéoles de 60°.

Alvéoles hexagonales avec angle de gravure de 30° Alvéoles quadrangulaires avec angle de gravure de 45° Alvéoles hexagonales avec angle de gravure de 60°
Figure 8 - Alvéoles hexagonales et quadrangulaires, 
avec angles de gravure de 30°, 45° et 60°
Surface d'un cylindre anilox gravé laser
Figure 9 - Surface d'un cylindre anilox gravé laser

III-3- La gravure multi-impacts

Elle permet de réaliser des cylindres anilox présentant des alvéoles beaucoup plus régulières et mieux délimitées et donc d’obtenir des volumes plus constants. Elle améliore également la durée de vie et la protection anti-corrosion des cylindres. Ce type de gravure n’est possible qu’avec le laser CO2.
Lorsqu’un cylindre est gravé au moyen d’un laser à impact unique, des particules de matière fondue sont éjectées à la surface du cylindre. Une partie de ces particules en fusion se solidifie et forme le recast. Avec la gravure multi-impacts, des énergies sont redirigées afin de faire fondre le recast et de redélimiter toutes les alvéoles. On obtient ainsi une surface très plane et uniforme. La surface des ponts de trame est également retravaillée, ils sont ainsi plus réguliers et les alvéoles ont une profondeur constante.

III-4- Les cylindres anilox ART (Anilox Reverse Technology)

Ce type de céramique propose un nouveau type de gravure, donc de forme d‘alvéoles. Celles-ci sont gravées à 45°, en forme de double hélice. Deux passages au laser sont nécessaires pour réussir cette gravure : un 1er passage à 45° puis un 2ème passage perpendiculaire au 1er. On obtient grâce à ceci des volumes très importants.

Cylindre anilox ART
Figure 10 - Cylindre anilox ART - 16 cm3/m2
(Praxair Surface Technologies)

Même si les rouleaux céramiques gravés laser sont plus chers, leur durée de vie supérieure assurant une qualité d'impression constante, les rend rapidement plus rentables.

Le choix des caractéristiques d’un anilox se fait selon l’impression à réaliser. Une linéature importante et un faible volume d’encrage seront préférables pour une quadrichromie, alors qu’une faible linéature et un volume élevé sont plus adaptés pour un aplat. L’utilisation d’encre UV réclame des volumes d’alvéoles deux fois plus faibles que pour les encres à l’eau. Les encres UV étant plus visqueuses, il est souhaitable que les alvéoles soient plus larges et moins profondes.

Rouleau céramique gravé laser
Figure 11 - Rouleau céramique 
gravé laser
     
Page précédente
Page précédente
Retour au sommaire
Retour au sommaire
Page suivante
Page suivante
Accueil Technique Liens Actualités Formation Emploi Forums Base  
Copyright © CERIG/EFPG 1996-2006
   

Mise en page : A. Pandolfi