EP2011660B1 - Procédé de réalisation d'un veinage bois sur un profilé métallique et profilé ainsi réalisé - Google Patents

Procédé de réalisation d'un veinage bois sur un profilé métallique et profilé ainsi réalisé Download PDF

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EP2011660B1
EP2011660B1 EP08290651.2A EP08290651A EP2011660B1 EP 2011660 B1 EP2011660 B1 EP 2011660B1 EP 08290651 A EP08290651 A EP 08290651A EP 2011660 B1 EP2011660 B1 EP 2011660B1
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varnish
powder coating
decoration
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COLORALU
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Definitions

  • the present invention relates to the field of metal profiles, type thermolacquered, and more particularly to a method of producing on their surface a decor, such as a grain imitating the appearance of wood, and the profiles thus produced.
  • metal profiles for example made of aluminum, advantageously replace wooden frames or uprights.
  • they When covered with a powder-coated coating, they require virtually no maintenance.
  • methods of application of superficial patterns reproducing the ribbing of wood have been developed.
  • EP 0 795 358 a method for reproducing the grain of the wood on a flat face of an aluminum profile coated with a first layer of a polyester polymer of a first color. On said first layer is applied a second layer of a powder of a polyester polymer darker color, on the surface of which is moved a comb-shaped element whose teeth come to draw longitudinal grooves imitating, through a few transverse movements of the comb, the veinings of the wood. The assembly is then subjected to a stabilization step in an oven.
  • Such a method is also not applicable to profiles of very complex and varied shapes because it requires the use of a shaped comb adapted to each profiled surface, which must therefore be changed at each modification of shape. a new profile.
  • US 2001/049010 which describes a method of continuously producing a surface decoration on a metal section comprising at least one step of producing the decoration by ink jet printing of said decoration, by means of nozzles arranged near at least one face of the profile.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the processes of the prior art, by proposing a simpler method to implement, in particular having no stabilization step in an oven, and adaptable to shape profiles complex, allowing to reproduce the appearance of natural wood grain.
  • Such a method allows the contactless application of the pattern reproducing the appearance of the wood. This process can be carried out continuously, without reducing the rate imposed by the step of powder coating.
  • the varnish is applied by spraying, that is to say also by application without contact with the surface of the profile.
  • the ink being a U.V. cross-linkable ink
  • the printing is followed by a drying-crosslinking step under U.V .
  • the varnish being a U.V. curable varnish
  • the application of the varnish is followed by a drying-crosslinking step under U.V.
  • the drying-crosslinking step in the U.V. is a very short step of the "U.V. flash" type. performed in fractions of seconds under a U.V. lamp disposed in close proximity to the scrolling profile.
  • the ink and / or varnish may include photoinitiators to start this crosslinking reaction.
  • the step of drying-UV crosslinking of the ink is carried out after the application of the varnish and is common to that of the varnish, in particular by means of a single lamp ultraviolet.
  • the duration of realization of the pattern is very short.
  • the present invention also relates to a metal profile, in particular with non-flat faces, of the type covered with a thermolacquered coating, characterized in that it comprises, on at least one face, on the surface of the thermally bonded coating, a surface decoration under the shape of a vein imitating the appearance of the wood, consisting of a UV curable ink, the vein being covered with at least one layer of UV crosslinkable protective lacquer, in the same range of wavelengths, or at least the same wavelength as the ink.
  • Such a profile can be made by the method according to the invention described above.
  • thermolacquered coating is a thermosetting polymer, preferably a polyester having carboxylic and / or hydroxycarboxylic functions, promoting the adhesion of the ink to its surface.
  • the powder coated coating may further include surface hardness agents to enhance the mechanical strength of the powder coating, without reducing the adhesion of the ink.
  • the hardener may be of the hydroxy alkylamide or epoxy functional type; if the polyester is of hydroxyl type, the hardening element may be for example a blocked isocyanate or uretidione type.
  • the ink and varnish are crosslinkable under the action of U.V. radiation in the same wavelength range or at least one wavelength, in order to perform their crosslinking in U.V. simultaneously.
  • the ink and varnish compositions are furthermore chemically compatible between them and with the thermo-lacquered coating.
  • the majority constituent of the ink and / or varnish may, for example, be a (meth) acrylic monomer or oligomer, or a mixture of a polyester and a (meth) acrylic compound, or a mixture of a (meth) acrylic compound and a urethane compound, or a mixture of a polyester and a urethane.
  • the ink and / or the varnish are very low in VOC (Volatile Organic Compounds).
  • thermolacquered coating has a light color reproducing the tones of different wood species and that the applied ink is darker color reproducing the grain of the wood.
  • ink colors can also be implemented simultaneously in inkjet printing, for example black, brown or carmine or any other color.
  • thermolacquered coating on the profile may have a thickness of between 60 micrometers and 100 micrometers, the thickness of the ink and the thickness of the protective varnish being each in a range from 10 to 50 micrometers.
  • the invention also relates to a device for the implementation of the above method, for the continuous application of a surface decoration on a metal section, characterized in that it comprises a guide path of the profile. along which are disposed, in the direction of the scrolling of the profile, successively means for ejecting the ink, the ejection means of the varnish and at least one UV lamp, the ink ejection means being heads printing arranged in a circular or quasi-circular arrangement around the guide path of the profile.
  • the first step is to prepare the surface by chemical treatment of this profile.
  • This preparation comprises, first of all, a degreasing followed by basic and acidic treatments in order to eliminate the aluminum oxides present on this surface.
  • the profiles are then chromated in an acid chromium VI bath or protected with an organic salt of the zirconium oxide type or the like. This preparation makes it possible to create a protective layer of aluminum vis-à-vis the atmosphere and also to promote the subsequent attachment of the polyester powder of the powder coating.
  • the step of powder coating is to project the polyester powder on the profiles in a flow of compressed air charged with static electricity.
  • the sections covered with the powder are then heated to a temperature of the order of 180 ° C to harden the polyester coating.
  • the powder-coated profiles are placed on a conveyor-like guideway for routing into a "tunnel” in which ink printheads are arranged in a circular or quasi-circular arrangement around the profile.
  • These print heads adjustable radially, are able to project, for example by the process DOD (Drop On Demand), the ink pattern on the surface of all faces of the profile regardless of their geometry.
  • DOD process consists, by piezoelectric effect, of defining the trajectory of the inkjet by an electric field which deviates on demand the jet on the target or on a "trash" deviation according to the desired design. The deflected ink of the target is recycled.
  • the interest of this printing process is a great fineness of printing as well as an ease of realization of the desired design or the pattern imitating the wood.
  • the control of ink jets is provided by a software that determines the nature and fineness of the desired pattern beforehand, the wood pattern having been previously photographed and digitized to be controlled, then projected by a suitable software.
  • the ejection nozzles being very thin, of the order of a micrometer, it is possible to use a large number (of the order of 200 to 600 / inch 2 is 31 to 93 / cm 2 ). We therefore have a high precision and a high quality of printing of the pattern.
  • the ink jets are not continuous but are preferably clocked at a frequency of the order of megahertz. The speed of travel of the guide path and consequently of the profile is between 10 and 60 m / min.
  • the printheads are arranged with respect to the guide path so as to be spaced apart by a distance of between 2 and 15 mm from each other. to the profile surface to be printed.
  • the ink used is an ink containing pigments or dyes (preferably darker in color than the powder-coated coating), in a UV-curable acrylate-based binder and constituting 70 to 90% by weight of the ink.
  • the profiles then pass in front of a protective varnish projection unit, necessary for the subsequent use of the profiles for, for example, external door frames.
  • the protective lacquer layer is applied for example by spraying, at least on the areas of the surface of the profile where the ink has been deposited.
  • the lacquer used is a UV curable varnish, such as Beckrylux Clear UV LC 1341 VF or LC 1342 VF reference varnishes marketed by the Becker Company.
  • the deposited inks coated or not varnish that is to say before or after the application of the varnish, pass under a UV lamp of a wavelength adapted to the ink and varnish , where they are "flashed" by a UV beam allowing their crosslinking and stabilization on the surface of the powder coated coating covering the profile.
  • the crosslinking time is very short, of the order of one tenth of a second, and is carried out at ambient temperature (approximately 15 to 25 ° C.), without the need for heat treatment.
  • the varnish also makes it possible to improve the resistance to abrasion as well as to the chemical aggressions of the ink in order to avoid degradation of the veining over time.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

  • La présente invention concerne le domaine des profilés métalliques, de type thermolaqués, et plus particulièrement un procédé de réalisation à leur surface d'un décor, tel qu'un veinage imitant l'aspect du bois, ainsi que les profilés ainsi réalisés.
  • Dans le secteur de la construction, en particulier pour portes et fenêtres, les profilés métalliques, par exemple en aluminium, remplacent avantageusement les cadres ou montants en bois. Lorsqu'ils sont recouverts d'un revêtement thermolaqué, ils ne nécessitent quasiment pas d'entretien. Cependant, afin de recréer l'aspect du bois, plus esthétique et chaleureux, ont été mis au point des procédés d'application de motifs superficiels reproduisant le nervurage du bois.
  • Les procédés les plus anciens, tel que celui décrit dans le brevet GB 1.034.965 prévoyaient de déposer un décor comprenant des fibres synthétiques ou textiles entre deux couches de résines pour conférer au support l'apparence du bois.
  • Parmi les procédés plus récents, certains consistent à déposer un motif par transfert à partir d'un film préimprimé (type décalcomanie), d'autres utilisent une étape de poudrage à plat.
  • Cependant ces procédés donnent des résultats peu homogènes et ne sont pas adaptables à une production en continu ; en effet, ils ne peuvent être réalisés à la même cadence que l'étape de laquage des profilés par exemple. En outre, ces procédés ne peuvent s'appliquer à des profilés de formes complexes, en particulier à faces non planes, ni ne permettent de réaliser les motifs simultanément sur plusieurs faces du profilé.
  • On connaît également de EP 0 795 358 une méthode permettant de reproduire les veinages du bois sur une face plane d'un profilé en aluminium revêtu d'une première couche d'un polymère polyester d'une première couleur. Sur ladite première couche est appliquée une seconde couche d'une poudre d'un polymère polyester de couleur plus sombre, à la surface de laquelle est déplacé un élément en forme de peigne dont les dents viennent y tracer des sillons longitudinaux imitant, grâce à quelques mouvements transversaux du peigne, les veinages du bois. L'ensemble est ensuite soumis à une étape de stabilisation dans un four.
  • Un tel procédé n'est pas non plus applicable à des profilés de formes très complexes et variées car il nécessite l'usage d'un peigne de forme adaptée à chaque surface de profilé, qui doit donc être changé à chaque modification de forme d'un nouveau profilé.
  • On connaît par ailleurs le document US 2001/049010 qui décrit un procédé de réalisation en continu d'un décor superficiel sur un profilé métallique comprenant au moins une étape de réalisation du décor par impression par jet d'encre dudit décor, au moyen de buses disposées à proximité d'au moins une face du profilé.
  • Cependant, ce procédé ne permet pas de réaliser un décor dont l'apparence et le toucher reproduisent l'aspect du bois.
  • La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des procédés de l'art antérieur, en proposant un procédé plus simple à mettre en oeuvre, en particulier ne comportant pas d'étape de stabilisation dans un four, et adaptable à des profilés de formes complexes, en permettant de reproduire l'aspect du veinage naturel du bois.
  • A cet effet, la présente invention concerne un procédé de réalisation d'un décor superficiel, tel qu'un veinage imitant l'aspect du bois, sur un profilé métallique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :
    • une étape de thermolaquage du profilé métallique
    • au moins une étape de réalisation du décor par impression par jet d'encre dudit décor, à la surface du revêtement thermolaqué, au moyen de buses disposées à proximité d'au moins une face du profilé
    • suivie d'une étape d'application d'une couche de vernis protecteur, ces deux dernières étapes étant effectuées en continu, l'encre et le vernis étant compatibles chimiquement et réticulables aux U.V.
    • une étape commune de séchage-réticulation sous U.V. de l'encre et du vernis.
  • Un tel procédé permet l'application sans contact du motif reproduisant l'aspect du bois. Ce procédé peut être réalisé en continu, sans réduction de la cadence imposée par l'étape de thermolaquage.
  • De manière préférée le vernis est appliqué par pulvérisation, c'est-à-dire également par application sans contact avec la surface du profilé.
  • De manière avantageuse, l'encre étant une encre réticulable aux U.V., l'impression est suivie d'une étape de séchage-réticulation sous U.V. ; de même, le vernis étant un vernis réticulable aux U.V., l'application du vernis est suivie d'une étape de séchage-réticulation sous U.V.
  • L'étape de séchage-réticulation aux U.V. est une étape très courte de type "flash U.V." effectuée en quelques fractions de secondes sous une lampe U.V. disposée à proximité immédiate du profilé défilant. L'encre et/ou le vernis peuvent inclure des photo-initiateurs pour démarrer cette réaction de réticulation.
  • Selon l'invention, l'étape de séchage-réticulation sous U.V. de l'encre est effectuée après l'application du vernis et est commune à celle du vernis, notamment au moyen d'une seule lampe ultraviolette. Ainsi, la durée de réalisation du motif est très courte.
  • La présente invention concerne également un profilé métallique, notamment à faces non planes, du type recouvert d'un revêtement thermolaqué, caractérisé en ce qu'il comporte, sur au moins une face, à la surface du revêtement thermolagué, un décor superficiel sous la forme d'un veinage imitant l'aspect du bois, constitué d'une encre réticulable aux U.V., le veinage étant recouvert d'au moins une couche de vernis protecteur réticulable aux U.V., dans une même gamme de longueurs d'onde, ou à au moins une même longueur d'onde que l'encre.
  • Un tel profilé peut être réalisé par le procédé selon l'invention décrit ci-dessus.
  • De manière avantageuse, le revêtement thermolaqué est un polymère thermodurcissable, de préférence un polyester comportant des fonctions carboxyliques et/ou hydroxycarboxyliques, favorisant l'adhérence de l'encre à sa surface.
  • Le revêtement thermolaqué peut, en outre, comporter des agents de dureté de surface pour renforcer la tenue mécanique du thermolaquage, sans réduire l'adhérence de l'encre. A cet effet, si le revêtement de thermolaquage est un polyester de type carboxylé, le durcisseur peut être du type hydroxy alkylamide ou à fonction époxy ; si le polyester est de type hydroxylé, l'élément durcisseur peut être par exemple un isocyanate bloqué ou de type urétidione.
  • L'encre et le vernis sont réticulables sous l'action d'un rayonnement U.V. dans une même gamme de longueurs d'onde ou à au moins une même longueur d'onde, afin d'effectuer leur réticulation sous U.V. simultanément.
  • Les compositions d'encre et de vernis sont en outre compatibles chimiquement entre elles et avec le revêtement thermolaqué.
  • En effet, cette compatibilité chimique de l'encre et du revêtement thermolaqué renforce en particulier la durabilité du motif imprimé.
  • Le constituant majoritaire de l'encre et/ou du vernis peut, par exemple, être un monomère ou un oligomère (méth)acrylique, ou un mélange d'un polyester et d'un composé (méth)acrylique, ou un mélange d'un composé (méth)acrylique et d'un composé uréthane, ou encore un mélange d'un polyester et d'un uréthane.
  • De manière avantageuse, l'encre et/ou le vernis sont à très faible teneur en COV (Composés Organiques Volatils).
  • En ce qui concerne la couleur, il peut être prévu avantageusement que le revêtement thermolaqué présente une couleur claire reproduisant les tonalités de différentes espèces de bois et que l'encre appliquée soit de couleur plus sombre reproduisant les veinages du bois. Plusieurs couleurs d'encre peuvent également être mises en oeuvre simultanément dans l'impression jet d'encre, par exemple noir, marron ou carmin ou toute autre couleur.
  • Le revêtement thermolaqué sur le profilé peut présenter une épaisseur comprise entre 60 micromètres et 100 micromètres, l'épaisseur de l'encre ainsi que l'épaisseur du vernis protecteur étant chacune dans une gamme allant de 10 à 50 micromètres.
  • Il est possible également de faire varier la viscosité de l'encre déposée si l'on souhaite réaliser des effets de relief du veinage.
  • L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, en vue de l'application en continu d'un décor superficiel sur un profilé métallique, caractérisé en ce qu'il comprend un chemin de guidage du profilé le long duquel sont disposés, dans le sens du défilement du profilé, successivement des moyens d'éjection de l'encre, des moyens d'éjection du vernis et au moins une lampe U.V., les moyens d'éjection de l'encre étant des têtes d'impression disposées selon une disposition circulaire ou quasi-circulaire autour du chemin de guidage du profilé.
  • L'invention va être illustrée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation non limitatif.
    • Exemple Prétraitement :
  • A partir d'un profilé en aluminium extrudé brut, la première étape consiste à préparer la surface par traitement chimique de ce profilé. Cette préparation comporte, tout d'abord, un dégraissage suivi de traitements basique et acide afin d'éliminer les oxydes d'aluminium présents sur cette surface. Les profilés sont ensuite chromatés dans un bain de chrome VI acide ou protégés par un sel organique du type oxyde de zirconium ou similaire. Cette préparation permet de créer une couche de protection de l'aluminium vis-à-vis de l'atmosphère et également de favoriser l'accrochage ultérieur de la poudre polyester du thermolaquage.
    • Thermolaguage :
  • L'étape de thermolaquage consiste à projeter la poudre polyester sur les profilés dans un flux d'air comprimé chargé en électricité statique.
  • Un exemple de formulations possibles de ladite poudre polyester (commercialisées par la Société Becker sous la référence Rubiarch KT 21, KT 22 ou KT 23) est donnée ci-après (les teneurs en constituants sont exprimées en % en poids) :
    • Résine polyester carboxylée     60 à 70 %
    • Adipamide substitué     2 à 5 %
    • Copolymère acrylique fixé sur silice     0,2 à 3 %
    • Benzoïne     0,10 à 1 %
    • Cire polypropylène     0,10 à 1 %
    • Sulfate de baryum     1 à 5 %
    • TiO2     20 à 30 %
    • Pigments divers donnant une teinte à dominante marron     0,10 à 1 %
  • Les profilés recouverts de la poudre sont ensuite chauffés à une température de l'ordre de 180° C permettant de durcir le revêtement polyester.
    • Dépôt du motif imitant le bois :
  • Les profilés thermolaqués sont placés sur un chemin de guidage de type convoyeur pour être acheminés dans un "tunnel" dans lequel sont disposées des têtes d'impression d'encre selon un arrangement circulaire ou quasi-circulaire autour du profilé. Ces têtes d'impression, réglables radialement, sont aptes à projeter, par exemple par le procédé DOD (Drop On Demand), l'encre du motif à la surface de toutes les faces du profilé quelle que soit leur géométrie. Le procédé DOD consiste, par effet piezoélectrique, à définir la trajectoire du jet d'encre par un champ électrique qui dévie sur demande le jet sur la cible ou sur une déviation "poubelle" selon le dessin désiré. L'encre déviée de la cible est recyclée.
  • L'intérêt de ce procédé d'impression est une grande finesse d'impression ainsi qu'une facilité de réalisation du dessin recherché ou du motif imitant le bois. Le pilotage des jets d'encre est assuré par un logiciel qui détermine préalablement la nature et la finesse du motif recherché, le motif du bois ayant été préalablement photographié et numérisé pour être piloté, puis projeté par un logiciel adapté.
    Les buses d'éjection étant très fines, de l'ordre du micromètre, il est possible d'en utiliser un nombre important (de l'ordre de 200 à 600/inch2 soit 31 à 93/cm2). On a donc une précision élevée et une grande qualité d'impression du motif. Les jets d'encre ne sont pas continus mais sont de préférence cadencés à une fréquence de l'ordre du mégahertz. La vitesse de défilement du chemin de guidage et par suite du profilé est comprise entre 10 et 60 m/min.
  • Les têtes d'impression sont disposées par rapport au chemin de guidage de manière à être écartées d'une distance comprise entre 2 et 15 mm par rapport à la surface de profilé à imprimer.
  • L'encre utilisée est une encre renfermant des pigments ou colorants (de préférence de couleur plus foncée que le revêtement thermolaqué), dans un liant à base acrylate polymérisable aux U.V. et constituant de 70 à 90 % en poids de l'encre.
    • Application du vernis protecteur :
  • Les profilés passent ensuite devant une unité de projection de vernis protecteur, nécessaire pour l'utilisation ultérieure des profilés pour, par exemple, des huisseries extérieures.
    La couche de vernis protecteur est appliquée par exemple par pulvérisation, au moins sur les zones de la surface du profilé où l'encre a été déposée.
    Le vernis utilisé est un vernis réticulable aux U.V., tel que les vernis de référence Beckrylux Clear UV LC 1341 VF ou LC 1342 VF commercialisés par la Société Becker.
    • Réticulation :
  • A la sortie du tunnel, les encres déposées recouvertes ou non de vernis c'est-à-dire avant ou après l'application du vernis, passent sous une lampe U.V. d'une longueur d'onde adaptée à l'encre et au vernis, où elles sont "flashées" par un faisceau U.V. permettant leur réticulation et leur stabilisation à la surface du revêtement thermolaqué recouvrant le profilé.
    La durée de réticulation est très courte, de l'ordre du dixième de seconde, et s'effectue à température ambiante (15 à 25° C environ), sans nécessiter de traitement thermique.
    Le vernis permet également d'améliorer la résistance à l'abrasion ainsi qu'aux agressions chimiques de l'encre afin d'éviter la dégradation du veinage dans le temps.

Claims (8)

  1. Procédé de réalisation d'un décor superficiel, tel qu'un veinage imitant l'aspect du bois, sur un profilé métallique,
    caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :
    - une étape de thermolaquage du profilé métallique
    - au moins une étape de réalisation du décor par impression par jet d'encre dudit décor, à la surface du revêtement thermolaqué, au moyen de buses disposées à proximité d'au moins une face du profilé
    - suivie d'une étape d'application d'une couche de vernis protecteur, ces deux dernières étapes étant effectuées en continu, l'encre et le vernis étant compatibles chimiquement et réticulables aux U.V.
    - une étape commune de séchage-réticulation sous U.V. de l'encre et du vernis.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vernis est appliqué par pulvérisation.
  3. Profilé métallique, obtenu par le procédé selon la revendication 1 ou 2, notamment à faces non planes, du type recouvert d'un revêtement thermolaqué,
    caractérisé en ce qu'il comporte, sur au moins une face, à la surface du revêtement thermolaqué, un décor superficiel sous la forme d'un veinage imitant l'aspect du bois, constitué d'une encre réticulable aux U.V., le veinage étant recouvert d'au moins une couche de vernis protecteur réticulable aux U.V., dans une même gamme de longueurs d'onde, ou à au moins une même longueur d'onde que l'encre.
  4. Profilé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement thermolaqué est un polymère thermodurcissable.
  5. Profilé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polymère est un polyester comportant des fonctions carboxyliques et/ou hydroxycarboxyliques.
  6. Profilé selon les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le revêtement thermolaqué comporte des agents de dureté de surface.
  7. Profilé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le constituant majoritaire de l'encre et/ou du vernis est un monomère ou un oligomère (méth)acrylique, ou un mélange d'un polyester et d'un composé (méth)acrylique, ou un mélange d'un composé (méth)acrylique et d'un composé uréthane, ou un mélange d'un polyester et d'un uréthane.
  8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, en vue de l'application en continu d'un décor superficiel sur un profilé métallique, caractérisé en ce qu'il comprend un chemin de guidage du profilé le long duquel sont disposés, dans le sens du défilement du profilé, successivement des moyens d'éjection de l'encre, des moyens d'éjection du vernis et au moins une lampe U.V., les moyens d'éjection de l'encre étant des têtes d'impression par jet d'encre, disposées selon une disposition circulaire ou quasi-circulaire autour du chemin de guidage du profilé.
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