Brevet FR2286162A1 — publié le 19760423

La présente invention est relative à de nouveaux revêtements de surfaces telles que papiers, cartons, plastiques, bois, métaux lesquels revttements se distinguent par une résistance mécanique et une résistance chimique excellentes et par une brillance d'une qualité exceptionnelle. La présente invention est également relative à un nouveau procédé d'application de ces revêtements et à des moyens pour la mise en oeuvre de ce procédé d'application. L'on connait des revatements de surfaces destinés à titre appliqués sur des surfaces telles que papiers, cartons, qui sont constitues par des vernis calandrables qui se distinguent par leur très haute brillance et leur grande profondeur optique. Le composant principal de ces vernis calandrables est la nitrocellulose dont la viscosité très élevée requiert, pour permettre un étalement correct de l'enduction du revetement de surface, la mise en solution de la nitrocellulose dans des solvants lourds. Dans ces vernis calandrables, la nitrocellulose est associée à une proportion assez faible de résines d'accrochage qui ont pour rOle d'établir la liaison entre le film nitrocellulosique et le support å vernir. La nécessité de la mise en solution concentrée de la nitrocellulose dans des solvants lourds entratne un certain nombre de conséquences au niveau de la réalisation pratique, notamment : - C'est ainsi que le calandrage doit être réalisé à des températures relativement élevées, en tout cas, supérieures au point de fusion de la nitrocellulose, et généralement de l'ordre de 110 à 1200C. - La pression de calandrage doit titre importante, et être généralement comprise entre 50 et 100 kg au centimètre linéaire, suivant les formats, surtout si, pour des raisons inhérentes à la qualité du support, enduction initiale est striée ou irrégut lièvre. - La vitesse de réalisation de l'opération de calandrage est généralement limitée, car un bon calandrage implique une fusion aussi complète que possible de la matière sèche déposée or comme cette fusion ne s'opère que sur une surface limitée au contact tangentiel des deux cylindres de calandrage, un passage trop rapide ne permettrait pas de surmonter l'inertie thermique du support, tel que papier, à revêtir, et de l'enduction ; il s'ensuit que les vitesses les plus usuelles sont de l'ordre de 12 à 15 mètres à la minute pour des supports et des enductions de difficulté moyenne. - L'opération de calandrage n'est effectuée que 12 à 24 heures après l'opération de vernissage, si l'on souhaite obtenir un revêtement de bonne qualité : en effet si un tel délai minimum n'est pas respecté, on observe une diminution importante de la brillance dans les heures qui suivent le calandrage, vraisemblablement due à la rémanence de solvants lourds incomplètement extraits lors du vernissage et qui ont tendance à remonter en surface au repos. Ces conditions impératives de réalisation de l'opération de calandrage entrassent un certain nombre d'inconvénients, à savoir - les papiers et cartons qui subissent, au cours du calandrage, un traitement thermique direct mettant en oeuvre des températures supérieures à 1000C, perdent leur humidité, deviennent cassants et perdent, le plus souvent, leurs dimensions initiales, par rétraction dans le sens de fabrication, leur dimension transversale pouvant également varier par écrasement des fibres lorsque la pression de calandrage est excessive. De telles variations de dimensions sont à l'origine de sérieux problèmes de repérage lorsqu'une découpe à la forme doit intervenir après calandrage (comme c'est le cas dans la fabrication des bottes pliantes, par exemple). - les vernis calandrés obtenus sont extrêmement fragiles à la rayure et ont une forte tendance à casser aux plis lors des opérations ultérieures de façonnage. - les températures et les pressions élevées mises en oeuvre dans les opérations de calandrage ont pour effet la détérioration rapide des cylindres de contre-pression dont le caoutchouc durcit par cuisson, ou se creuse et se déforme ; ces pièces sont onéreuses et leur remplacement plus ou moins fréquent implique des immobilisations de machines. - enfin, l'impératif du respect d'un intervalle de 12 à 24 heures entre le vernissage et le calandrage, joint aux vitesses de calandrage limitées, influe considérablement sur le codt final des opérations de calandrage, qui tant en elles-mtmes que par l'immobilisation de main-d'oeuvre qu'elles entratnent, s'avèrent être d'un prix de revient élevé. La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir à un nouveau revttement de surface qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les revêtements de surface antérieurement connus, notamment en ce qu'il permet de réaliser un calandrage très satisfaisant à des températures et à des pressions très inférieures à celles mises en oeuvre dans l'Art antérieur, tout en présentant une brillance et une résistance très voisines de celles obtenues par pelliculage. La présente invention a pour objet des revêtements de surfaces telles que papiers, cartons, plastiques, bois, métaux, lesquels revttements présentent une brillance d'une grande profondeur optique, permanente dans le temps, et une excellente résistance mécanique et chimique, et contiennent un agent de réticulation essentiellement constitué par un polyisocyanate aliphatique ou aromatique et/ou un sel d'étain, lesdits reve- tements étant en outre caractérisés par l'association avec de la nitrocellulose, comportant éventuellement des groupements hydroxyles, d'une résine non réactive d'accrochage au support à revttir et d'ajustement de la dureté finale du revetement, et dtune résine réactive molle d'assouplissement de la nitrocellulose préalablement à la réticulation de cette dernière, et de plastification du revêtement dans son état définitif final, en solution dans des solvants organiques appropriés, de densité moyenne, présentant des propriétés tensio-actives et propres à conférer au mélange d'enduction une viscosité aussi faible que possible pour un extrait sec maximum. Selon un mode de réalisation avantageux des revetements de surface conformes à la présente invention, les compositions qui les constituent contiennent également un agent tensioactif tel que l'acétobutyrate de cellulose ou de saccharose. Selon un autre mode de réalisation avantageux des revêtements de surface conformes à la présente invention, les compositions qui les constituent contiennent en outre un agent anticollant et qui présente des propriétés de démoulage, lors du calandrage, tel qu'un ester d'acide gras, ou une huile de silicone, par exemple. Selon une disposition préférée de l'objet de l'invention, la résine réactive qui réalise l'assouplissement de la nitrocellulose dans le mélange d'enduction et contribue à réaliser la plastification du revêtement dans son état définitif final, est avantageusement choisie dans le groupe qui comprend des butyl-uréthanes, des résines phtaliques modifiées polyesters ou des esters de collophane modifiée polyéther. Selon une autre disposition préférée de l'objet de l'invention, la résine non réactive est avantageusement constituée par un polyméthacrylate de poids moléculaire élevé et à bas point de fusion, tel qu'un polyméthacrylate de méthyle, d'éthyle, de nbutyle, d'isobutyle ou un copolymère de ces composés. La présente invention a également pour objet un procédé dtapplication des revêtements conformes à l'invention, sur une surface de support appropriée, lequel procédé est caractérisé en ce que lesdits revêtements sont soumis, immédiatement après leur enduction sur un support approprié, à une opération de calandrage à une température comprise entre 60 et 850C, sous une pression de calandrage de l'ordre de 50 à 250 g au centimètre lin6- aire, par interposition d'un film plastique continu de faible épaisseur et de surface lisse et brillante, entre les cylindres de calandrage et la surface à glacer La présente invention a en outre pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé d'application de revetements, laquelle installation comporte, d'une manière connue en elle-même, une calandre et un cylindre de contre-pression entre lesquels est comprimée, en mme temps qu'elle avance, une feuille revêtue d'un vernis, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte en association avec ladite calandre un porte-bobine et un dispositif de rembobinage entre lesquels un film continu est guidé sur la calandre, comprimé entre cette dernière et le cylindre de contre-pression en même temps que la feuille vernissée calandrée, puis guidé jusqu'au dispositif de rembobinage, sur lequel il est récupéré. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. La présente invention vise plus particulièrement les revête ment s de surface, ainsi que les procédés et les installations pour leur application, conformes aux dispositions qui précèdent, et les moyens propres à la réalisation de ces revêtements et des installations permettant leur application, ainsi qu'à la mise en oeuvre des procédés conformes à l'invention. L'invention pourra être mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère à un exemple de compo sition d'un revttement conforme à la présente invention, ainsi qu'à un exemple de mise en oeuvre du procédé d'application qui fait également l'objet de la présente invention, à l'aide de l'installation conforme aux dispositions de l'invention. Il doit titre bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés, de mEme que la figure unique annexée, qui représente un mode de réalisation de l'installation conforme à la présente invention, uniquemént a titré d'illustrations de l'objet de l'invention, et n'ont aucun caractère limitatif. EXEMPLES - Exemple 1 L'on prépare une composition de revttement de surfaces dont la formulation est la suivante Partie A : Parties en poids Solvants Acétate d'isopropyle 4 000 Acétate de butyle 2 850 . Nitroceliulose réticulable comportant des groupements hydroxyles (Indice 80) 1 500 . Résine non réactive Méthacrylate de n-butyle (H.P.H.) 400 Résines réactives molles Butyl-uréthane 300 Ester de collophane modifiée po lyéther 500 . Agent tensio-actif Acétobutyrate de saccharose 200 . Agent anti-collant Ester d'acide gras 250 10 000 Partie B :: Agent de réticulation P & yisocyanate aliphatique en solution à 75% dans 1 à 10 % du poids l'acétate d'éthyle total de la partie A. Il y a lieu de préciser que l'effet d'assouplissement de la nitrocellulose qu'exercent sur cette dernière les résines réactives molles, ne se produit qu'avantla réticulation, c'est-à-dire au moment ot intervient l'opération de calandrage ; ultérieurement, ces résines contribuent à la plastification équilibrée du revê- tement dans son état final et définitif. La fabrication de la composition ci-dessous est réalisée comme suit Dans une cuve métallique fermée munie d'un turbo-mélangeur tournant à 1 400 tours/minute, et contenant les quantités indiquées ci-dessus d'acétate d'isopropyle et d'acétate de butyle, on verse progressivement la quantité de nitrocellulose sèche indiquée ci-dessus. Après 20 minutes environ de rotation ininterrompue, on incorpore très progressivement le méthacrylate de nbutyle ; après 20 minutes encore de rotation, on incorpore l'un après l'autre les autres constituants de la composition, à savoir acétobutyrate de saccharose butyl-uréthane ester de collophane modifiée polyéther ester d'acide gras. Après que le mélange a tourné pendant 1 heure à 1 heure 30 au total, depuis le début de l'opération, on le soutire et on conditionne le vernis fini. Un repos minimum de 12 heures est souhaitable avant utilisation sur machines. Exemple 2 L'on introduit une composition telle que décrite à titre d'exemple non limitatif, à l'exemple 1, dans le bac d'une vernisseuse de type classique, Le bac comporte des rouleaux qui appliquent par léchage (tout autre moyen usuel d'application pourrait également être utilisé) la composition mentionnée à l'exemple 1, sur le support à revêtir, tel que papier, carton, par exemple ; l'on fait passer le produit enduit dans un four-tunnel extracteur de solvant équipé des appareillages usuels tels que dispositifs de chauffage par infra-rouges, soufflerie, aspiration, etc ..., la vitesse de passage étant comprise entre 1 et 25 mètres/minute selon la quantité d'énergie thermique développée, qui est elle-même liée à la qaan- tité de produit déposée sur le support à revêtir. Les formats qui viennent d'être ainsi vernis peuvent alors titre immédiatement soumis à l'opération de calandrage directement et sans interruption entre le vernissage et le calandrage, en couplant le dispositif de calandrage avec la vernisseuse, par l'intermédiaire d'un tapis transporteur qui reçoit les feuilles enduites et les conduit directement entre le cylindre glaceur 1 de de l'installation de calandrage représentée au dessin, et le cylindre 2 de contre-pression du caoutchouc.La pression est exercée sur le format de papier 3 par le cylindre glaceur 1, par interposition d'un fili plastique 4 quelconque, de faible épaisseur, dont la surface est lisse et brillante ; il est avantageux d'utiliser un film d'acétate de cellulose ou de polypropylène orienté, de 15 & Q20 p d'épaisseur, ou mieux un film en polyester ou en polyamide de 12 à 15 P d'épaisseur, dont la surface est très brillante et dont la structure le rend pratiquement indéchirable. Le film de plastique 4 débobiné en provenance d'un porte-bobine 5 est entraSn sur la surface du cylindre 1 pour parvenir au contact du format 3, à la tangente de contact entre les cylindres 1 et 2. La pression et la température du cylindre 1, qui est un cylindre chauffant de type quelconque approprié å l'usage considéré, sont déterminées préalablement en fonction de l'état de surface du support verni, ainsi que de la qualité du vernis de revêtement c'est ainsi qu'un papier de luxe possédant une surface lisse et régulière nécessitera une pression et une température bien inférieures à celles requises pour traiter un carton à surface grumeleuse. Il en ira de x*e pour la qualité du vernis de revêtement, suivant qu'il aura bte bien étalé ou qu'il présente des stries qbil sera n6C.isaie d écraser au maximum. La pression pourra s'établir aux environs de 100 kg pour des formats atteignant 1 000 centimètres de largeur et pourra même être moindre pour des formats inférieurs. De même, une température de 650C, qui est généralement suffisante pour un défilement de 10 à 12 i/mn, peut être élevée à 75800C si lton désire augmenter les cadences de production en synchronisme avec le débit de la vernisseuse. Le film plastique 4 est récupéré, en vue de sa réutilisation, après l'opération de calandrage des formats 3, sur un dispositif de rembobinage 6 vers lequel il est guidé à l'aide d'embarreurs 7, 8. Le glaçage par interposition du film 4 permet la libération automatique de la feuille vernie calandrée, a sa sortie de l'installation. Les supports ne sont pas débhydratés, en raison de la mise en oeuvre de températures relativement basses. La brillance du revêtement obtenue ne varie pas après calandrage ; celui-ci durcit par réticulation, après calandrage, ce qui lui confère des propriétés de résistance mécanique proches de celles obtenues par pelliculage, tout en permettant la réalisation du traitement dans des conditions économiques optimales. Il résulte de la description qui précède que, quels que soient les modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application adoptés, l'on obtient des revêtements de surface, ainsi que des procédés et des installations d'application de ces revêtements, qui présentent par rapport aux revêtements, procédés et installations d'application antérieurement connus, des avantages importants, outre ceux qui ont déjà été mentionnés plus haut, et notamment - les revêtements conformes à la présente invention, sont appliqués sur des surfaces telles que papiers, cartons, plastiques, métaux imprimés ou non, auxquelles ils confèrent une brillance et une résistance mécanique équivalentes à celles du pelliculage, alors que leur prix de revient et le coat de leur application sont notablement inférieurs à celui du pelliculage. - en outre les revêtements de surface conformes à la présente invention présentent une résistance satisfaisante à un grand nombre de solvants organiques. - le calandrage à basse température et faible pression, par interposition d'un film continu, indéfiniment récupérable, en plastique, peut être réalisé en continu et immédiatement après la sortie du support de la vernisseuse, le calandrage pouvant être réalisé rapidement après la gélification des résines et avant la réticulation des constituants réactifs des compositions conformes à la présente invention, Cette élimination des temps morts entre le vernissage et le calandrage permet l'obtention de cadences de production très élevées que ne permettaient pas d'obtenir les opé' rations de calandrage telles qu'elles devaient obligatoirement être réalisées dans l'Art antérieur. - Le vernissage et le calandrage peuvent être réalisés, conformément à la présente invention, en une opération continue unique dont le prix de revient est considérablement abaissé par rapport à l'art antérieur, tant en matières qu'en main-d'oeuvre, ladite opération pouvant être réalisée sur du matériel très courant, ne nécessitant aucun des investissements importants que requièrent les procédés antérieurement connus. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réali sation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Revêtements de surfaces telles que papiers, cartons, plastiques, bois, métaux, lesquels revêtements présentent une brillance d'une grande profondeur optique, permanente dans le temps, et une excellente résistance mécanique et chimique, et contiennent un agent de réticulation essentiellement constitué par un polyisocyanate aliphatique ou aromatique, et/ou un sel d'étain, lesdits revêtements étant en outre caractérisés par l'association avec ode la nitrocellulose comportant éventuellement des groupements hydroxyles, d'une résine non réactive d'accrochage au support à revêtir et d'ajustement de la dureté finale du revêtement, et d'une résine réactive molle d'assouplissement de la nitrocellulose préalablement à la réticulation de cette dernière, et de plastification du revêtement dans son état définitif final, en solution dans des solvants organiques appropriés de densité moyenne, présentant des propriétés tensio-actives et propres à conférer au mélange d'enduction une viscosité aussi faible que possible pour un extrait sec maximum. 2. Revêtements de surface selon la revendication 1, caractérisés en ce que les compositions qui les constituent contiennent également un agent tensio-actif tel que l'acétobutyrate de cellulose ou de saccharose. 3. Revêtements de surface selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que les compositions qui les constituent contiennent en outre un agent anti-collant et qui présente des propriétés de démoulage, lors du calandrage, tel qu'un ester d'acide gras ou une huile de silicone. 4. Revêtements de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisés en ce que la résine réactive qui réalise l'assouplissement de la nitrocellulose dans le mélange d'enduction et contribue à réaliser la plastification du revêtement dans son état définitif final, est avantageusement choisie dans le groupe qui comprend des butyl-uréthanes, des résines phtaliques modifiées polyesters ou des esters de collophane modifiée polyéther. 5. Revêtements de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisés en ce que la résine non réactive est avantageusement constituée par un méthacrylate de poids moléculaire élevé et à bas point de fusion, tel qu'un méthacrylate de méthyle, d'éthyle, de n-butyle, d'isobutyle ou un copolymère de ces composés. 6. Procédé d'application de revêtements de surface, selon. 1une quelconque des revendications 1 à 5, sur une surface de support appropriée, caractérisé en ce que lesdits revêtements sont soumis, immédiatement après leur enduction sur un support approprié, à une opération de calandrage à une température comprise entre 60 et 850C, sous une pression de calandrage de l'ordre de 50 à 250 g au centimètre linéaire, par interposition d'un film plastique continu de faible épaisseur et de surface lisse et brillante, entre les cylindres de calandrage et la surface à glacer. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 6, comportant une calandre et un cylindre de contre-pression entre lesquels est comprimée, en même temps qu'elle avance, une feuille revêtue d'un vernis, laquelle installation est caractérisée en ce qu'elle comporte en association avec ladite calandre, un porte-bobine et un dispositif de rembobinage entre lesquels in film continu est guidé sur la calandre, comprimé entre cette dernière et le cylindre de contrepression en même temps que la feuille vernissée calandrée, puis guidé jusqu'au dispositif de rembobinage, sur lequel il est récu pétré.