Brevet FR2309350A1 — publié le 19761126

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un panneau en matière plastique décorative à structure en relief. Les revttements en matière plastique des sols et parois murales se sont sensiblement modifiés aux cours des dernières années, en particulier en ce qui concerne leur aspect. Antérieurement c'était la fonction de revêtement qui jouait le rôle essentiel, mais aujourd'hui on est de plus conduit-à-fabri- quer des produits à dessins de motifs.et en plusieurs couleurs qui, en association avec des meubles et des produits textiles, sont appelés à créer un environnement d'habitat de goflt et de confort. Les exigences afferentes à la fonction de revêtement ne sont pas cependant amoindries et les sols, par exemple, doivent comme auparavant présenter non seulement un aspect engageant mais aussi une haute résistance à l'usure et une aisance pour la marche. Un revêtement doux et à strcture en relief de sols comporte essentiellement trois couches dont les types varient avec les fonctions à remplir, soit une couche - support, -une couche intermédiaire porteuse de dessins ou de reliefs et une couche d'usure. A la fabrication d'un tel#revêtement de sol, c'est la coordination -de l'impression en couleurs et de la formation du relief qui réserve les plus grosses difficultés ; ainsi a#t-on essayé de résoudre ces problèmes de différentes façons, que l'on se propose de rappeler maintenant brièvement. EMPREINTE EN COULEUR On porte les panneaux thermoplastiques compacts ou mousses à une température à laquelle la matière devient plastique et l'on imprime dans le panneau un dessin au moyen d'un rouleau presseur d'empreinte (d'estampage). Au cours de l'empreinte du dessin on rapporte sur les saillies du rouleau des solutions colorées appropriées qui sont transférées aux creux créés dans le panneau par le rouleau. Toutefois, dans ce procédé le séchage de la couleur d'impression réserve certaines difficultés. Si le panneau est constitué en mousse, il sera fortement comprimé dans les creux du dessin, ce qui fait que la structure alvéolaire disparate. Si les creux ont une grande surface par rapport à la surface totale, les propriétés élastiques du panneau, utilisé en revêtement de sol, seront amoindries dans une large mesure. IMPRESSION AU POCHOIR On rapporte sur une couche-support une matière plastique moussable sous forme d'un plastisol. On prégélifie la couche dans un four à une température à laquelle le plastisol se transforme en une pâte thermoplastique flexible. Mais cette température est sensiblement inférieure à celle de décomposition de l'agent moussant. On amène le semi-produit ainsi obtenu à une presse rotative à clichés, dans laquelle sont rapportés des plastisols pigmentés à la couleur etmoussables,en forme de dessins imprimés. Si l'impression se fait en plusieurs postes successifs, il faut procéder à des séchages intermédiaires. On rapporte finalement un plastisol transparent, qui représente la couche d'usure du revêtement de sol, après quoi enfin on gélifie définiivement le produit et on opère le moussage.Moussent alors la couche moussable rapportée en premier lieu ainsi que les éléments de dessin qui ont été imprimés au moyen des pochoirs. il se forme un certain relief car l'épaisseur de mousse du matériau de fond s'ajoute à l'épaisseur de mousse des parties imprimées. Si les effets de relief sont obtenus pour partie par des plastisols moussables et pour partie par des plastisols normaux, on peut faire varier les effets de dessin. On peut coordonner couleurs et relief.Le procédé est entaché de l'inconvénient tenant à ce que l'on ne peut pour ainsi dire pas dépasser une hauteur de relief de O,3mm. D'un autre côté l'impression par clichés est soumise en tant que telle, à la-technique moderne d'impression du tracé en taille douce; aussi la restitution de lignes fines, de contours précis et de demi-teintes réserve-t-elle des difficultés. ESTAMPAGE CHIMIQUE (Procédé pour inhibition) Sur une couche-support on rapporte et on prégélifie un plastisol moussable. On couvre ensuite ce semi-pr6duit de dessin au moyen d'un procédé connu de l'art antérieur tel que sérigraphie, offset ou taille douce. L'agent d'impression est soit un organosol soit un plastisol. La couleur d'impression renferme aussi en dehors des composants habituels (pigments de couleur, liant, plastifiant ou solvant), un inhibiteur adapté à l'agent moussant de la matière moussable et constitué ordinal rement par un acide organique polybasique. Après l'impression en couleur on rapporte une couche superficielle transparente, on gélifie définitivement la composition et on opère le moussage. Aux endroits qui ont été imprimés en couleur renfermant l'inhibiteur, l'acide migre dans la couche inférieure moussable et empoche un moussage, de sorte que l'on obtient une structure en relief. On peut coordonner couleur et relief. Ce procédé est entaché de l'inconvénient tenant à ce que les creux sont constitués par un matériau n'ayant pas moussé, et ne présentent par conséquent pas les caractéristiques voulues d'élasticité. EMPREINTE CHIMIQUE (Procédé par accélération). On rapporte sur une couche-support un plastisol moussable à la composition duquel il manque l'agent essentiel pour provoquer le moussage, savirleaccélérateur. Celui-ci est constitué par au moins un composé métallique tel que certain sels de zinc ou de plomb et sert à accélérer la décomposition de l'agent moussant. En ajoutant l'accélérateur à la couleur d'impression on peut lors de l'échauffement consécutif provoquer un moussage sélectif. Les inconvénients sont les memes que ceux de l'empreinte chimique précédente. L'invention a pour objet d'éliminer dans toute la mesure du possible les inconvénients liés aux procédés connus de l'art antérieur et de concevoir un procédé nouveau d'un plus large domaine d'emploi pour la fabrication de panneaux de matière plastique à structure en relief. A cette fin, suivant l'invention, on imprime un des sin dans un panneau de matière plastique porté à une température dans les limites de l'intervalle de visco-élasticité de sa matière constitutive de préférence au moyen d'un rouleau d'estampage ou d'un outil similaire, cet estampage étant stabilisé par un abaissement consécutif de la température, tout en laissant subsister un état latent de contrainte entre les creux formés dans la pièce, on remplit ensuite les creux d'une matière liquide ou solide qui adhère à la matière du panneau et l'on porte à nouveau le panneau à une température correspondant à celle #utî- lisée en première étape, pour faire cesser ledit état latent de contrainte des creux. On trouvera plus loin d'autres caractéristiques du procédé suivant l'invention. Le procédé suivant l'invention repose sur la connaissance des données rhéologiques suivantes; si l'on déforme mécaniquement une couche thermoplastique, sa matière constitutive se comporte de façon variable en fonction de la charge, de la température et du temps. Dans le cas de-déformation modérée d'une matibre thermoplastique se trouvant au delà du point de transformation, si la température n'est pas trop élevée, cette matière se comporte de façon visco-élastique. Des forces élastiques antagonistes et des forces de frottement se manifestent alors simultanément. Les forces élastiques antagonistes tendent dans le cas de suppression de-la charge à ramener la matière à sa forme initiale, alors que les forces de frottement (qui dépendent entre autres de la viscosité du polymère) s'opposent à tout changement de forme de la matière aussi bien lors de sa déformation que lors de son retour à la forme initiale. Plus la température est basse, plus les forces de frottement sont grandes. A des températures élevées la mobilité des channes du polymère s'accroSt de plus en plus et la matière présente progressivement une fluidité purement visqueuse (polymère à l'état fondu). Or si l'on porte la matière à une température dépassant sensiblement le point de transformation, mais cependant inférieure à celle à laquelle la matière passe à l'état purement et simplement fondu (température comprise dans un intervalle désigné dans la suite de la description et dans les revendications sous le nom d'intervalle de visco-élasticité) et si, à cette température , on déforme la matière en la soumettant à une charge qui est ensuite supprimée, la matière, en supposant que la durée d'application de la charge ne soit pas suffisamment longue pour qu'une relaxation de contrainte intervienne, revient à sa forme initiale, par suite du travail des forces élastiques à l'encontre des forces dues à la viscosité. Dans le cas cependant où l'on refroidit la matière après déformation (mais avant suppression de la charge), les forces de frottement s'accroissent. Plus la température est basse, plus il faut de temps pour que les forces élastiques ramènent la matière à sa forme initiale. Dans le cas d'un refroidissement suffisant, la matière revient à son état de repos si lentement que l'on peut considérer la déformation comme permanente et les forces élastiques comme des contraintes "gelées". Si l'on échauffe ensuite la matière, alors la viscosité diminue et par voie de conséquence les forces de frottement diminuent aussi, les forces élastiques ramènent alors la matière à sa forme initiale. Dans le cas du polychlorure de vinyle plastifié ce sont les températures limites approximatives suivantes qui sont valables : Point de transformation Tg O - 800C (en fonction de la teneur en plastifiant) Limites de l'intervalle de visco-élasticité Tg -1500C Fusion 1700C et au dessus On exploite, ainsi qu'il suit, la propriété de plasticité que l'on vient de décrire.On porte la couche de matière plastique, qui peut-être compacte ou mousse, à une temps rature moyenne dans les limites de l'intervalle de température,par exemple à 1300C,et on fait l'empreinte du dessin au moyen d'un rou Israu d'estampagefroid.On remplit ensuite les creux résultant de cette empreinte avec un ou plusieurs organosols et plastisols de thermoplastiques, dispersions de thermoplastiques et d'élastomères, monomères, prépolymères, polymères fondus, poudres frittables, frittés métalliques décoratifs ainsi que grains organiques et inorganiques.Lors de la gélification consécutive, qui se fait à température plus élevée, par exemple à l750C, les parties estampées reviennent à leur état initial, de sorte qu'un relief prend naissance. Il va de soi que les creux créés par le rouleau d'estampage du fait du plastisol disposé intérieurement et du relèvement consécutif de la matière dans ces creux se trouvent dans le produit fini, être au niveau relativement le plus élevé. Un revêtement de sol fabriqué suivant l'invention se compose normalement de trois couches, savoir une couchesupport, une couche intermédiaire à structure en relief et une couche d'usure. La couche-support est naturellement choisie en fonction de l'usage projeté et peut soit rester partie du produit fini, soit être enlevé une fois l'application réalisée. Comme matières constitutives qui conviennent on peut citer : feutre d'amiante, feutre textile, feutre de fibres de verre, tissu de toute sorte, papier#(également papier enlevables, liège, polymères thermoplastiques et élastomères. Au cours du processus de fabrication la couche-support forme un substrat pour les autres couches qui sont le plus souvent rapportées à l'état liquide, et stabilise mécaniquement le panneau durant l'impression.Une bonne résistance à la déformation du substrat et une condition nécessaire pour qu'une impression en plusieurs couleurs se fasse sans encombre. Si la couche-support est conservée, il faut qu'elle soit facile à encoller et relativement insensible à l'humidité. Il faut qu'elle présente aussi de bonnes caractéristiques de vieillissement et qu'elle contribue à la résistance à la déformation mécanique du produit fini. Dans certains cas la couche-support participe aussi aux propriétés d'élasticité, d'iso- lement phonique au bruit des pas, etc, du produit fini. Comme on l'a déjà mentionné, la couche intermédiaire destinée à la structuration en relief peut être constituée par des matières thermoplastiques, de préférence un polychlorure de vinyle plastifié ou un copolymère de celui-ci. Cette matière peut aussi être du type plastique alvéolaire à cellules ouvertes ou fermées. Ce qui importe c'est que le matériau soit, dans les limites quelconques d'intervalle'de température, déformable de façon visco-élastique, la déformation pouvant être maintenue de façon stable pendant un certain temps puis rapidement supprimée par échauffement, de préférence à une température supérieure à celle de la déformation. Beaucoup d'autres matières plastiques répondent à cette fin. La couche intermédiaire est rapportée soit par application de plastisol, soit par doublage de la couchesupport au moyen d'une feuille préalablement calandrée ou enduite par pulvérisation. Les plastisols durcissent au cours du premier échauffement et sont estampables à partir d'environ 8O0C. La caractéristique de déformation a cependant un autre déroulement et ne concorde pas avec la caractéristique de la matière gélifiée finie. Qu'il soit présicé que ce comportement peut aussi être utilisé à des fins de production de dessins en relief. Une matière particulièrement intéressante à cette fin est un polychlorure de vinyle cellulaire à cellules ouvertes, mou et rendu mousse mécaniquement. On peut facilement rapporter cette matière par application sur la couche-support. La surface à pores ouverts est extrêmement uniforme et convient remarquablement à l'impressionen couleur qui dans cet ordre d'idée est surtout comparable au papier.La matière peut être rapportée sur la couche-support dans les limites de tolérance relativement étroite d'épaisseur, à la différence des couches rendues mousses par des agents chimiques. Cette matière présente aussi de très bonnes caractéristiques d'élasticité, ce qui vaut surtout pour le cas où la couche est utilisée dans un revêtement de sol. Comme couche d'usure on utilise de préférence un polymère de chlorure de vinyle. Cette matière peut être soit homopolymère, soit constituée par des copolymères et il est le plus souvent sous forme d'un plastisol dans lequel la matière polymère à grains fins est dispersée dans un plastifiant liquide. La couche d'usure est rapportée, en fonction de la technique de production de dessin choisie, au moyen d'une racle, d'un rouleau ou d'un patron à perforer. Dans le cas où la couche intermédiaire estampée a été munie d'une couleur d'impression sur des parties surélevées, on applique de préférence pour finir un plastisol transparent. Les creux produits par ltestampage sont alors remplis et les saillies pourvues d'une couche de l'épaisseur voulue. Lors du traitement thermique consécutif le plastisol est gélifié en une masse tenace résistant à l'usure et- les creux se relèvent pour former un relief. La couche d'usure peut aussi être rapportée sous forme d'une feuille préalablement calandrée. Dans ce cas il faut avant doublage que les creux soient aplanis à la racle, pour empêcher toute introduction d'air entre les couches. Le soudage peut se faire au moyen d'un tambour chauffé. Quelques exemples de réalisation seront décrits ci-après plus en détail. EXEMPLE 1 Fabrication d'un revêtement mou de sol. Couche-support en tissu de fibres de verre d'un poids total de 50 - 80 g/m2 et résine de carbamide comme liant. Couche à structure en relief en mousse molle de polychlorure de vinyle de composition suivante - polychlorure de vinyle en micro- 100 Parties en poids suspension - phtalate de dioctyle à chaîne 60 droite - stabilisant à l'étain 2 n (Irgastab 17 MOK) - pâte de pigments de couleur 5 n - émulsionnant au silicium 5 n (DOW CORNING 1250) Couche d'usure - Polychlorure de vinyle par suspen- 50 -" sion sous forme de pâte (valeur de K-70) - Polychlorure de vinyle par 50 émulsion (valeur de K-80) - Phtalate de butylbenzyle 4q n - Plastifiant époxyde 2 n - Stabilisant (p.ex. Irgast ab T9) 2 n - Agent de protection contre les ultra-violets (p.ex.Tinuvin P) 0,5 La pâte doit avoir une viscosité ne dépassant pas 10 000 cP. On a mélangé les composants moussants de la couche à structurer en relief dans un mélangeur à hélice, jusqu'd obtention d'une viscosité inférieure à 10 000 cP. On peut ajuster la consistance par des agents abaisseurs de viscosité, par exemple au moyen de fractions faiblement volatiles d'hydrocarbures. On a ensuite battu le plastisol dans un mélangeur de type nOAKES" ou nEUROMATIC" jusqu'à obtention de la densité voulue pour la mousse, par exemple de 500 g/l. On a appliqué cette mousse à la racle sur la couche-support jusqu'à une épaisseur de i Onm. On a gélifié la mousse dans un premier four à environ 1700 C pendant environ 3 minutes. On a ensuite refroidi le panneau mousse à une température d'environ 1400 C et on l'a estampé au moyen d'un rouleau estampeur refroidi à l'eau. On a ensuite procédé à l'impression à couleur des parties non estampées (c'est-d-dire des parties en saillie du relief) dans une presse du type à taille douce. On a pratiqué un séchage entre les différents postes d'impression. Les couleurs d'impression utilisées pour ce faire étaient de sortes connues de l'art antérieur et constituées de solutions ou dispersions de polymères avec pigments de couleur (organosols ou plastisols) Quelques exemples de couleur d'impression du type oraanosol. - Pigments microlithiques (CIBA GEIGY) 10 Parties en poids - Polychlorure de vinyle dit VINYLITE VYNS" (UNION CARBIDE) 6 n - PARALOID à 101, en solution à 40 % 4 dans la méthyléthylcétone (Rôhm g Maas Co.) - CELLIT BP (Bayer) O, 8 n - Métlyléthylcétone 41,2 - Méthyl-isobutylcétone 38 " Après 11 impression on a étalé à la racle le plastisol transparent sur une hauteur à partir des parties les plus relevées d'environ 0,3 mm. et on a gélifié la couche à environ 1700 C. EXEMPLE 2 Sol compact, par exemple pour locaux humides. Oh a fabriqué une couche-support formant en même temps la couche à structure en relief à partir d'un polychlorure de vinyle mou, calandré, à faible teneur de charge et de composition suivante : - Polychlorure de vinyle en suspension 100 Parties en poids (valeur de K - 65) - Phtalate de didécyle 40 - plastifiant époxyde 5 - Fibre d'amiante 30 n - Stéarates de baryum et de cadmium 2 n - Lubrifiant (monooLéate de glycérine) 2 n On a porté le panneau dans un four-canal à une température superficielle d'environ 1506 C et on y a estampé le dessin au moyen d'un rouleau estampeur refroidi. Les parties estampées ont été raclées avec un plastisol coloré.Après gélification on a rapporté une feuille préalablement calandrée de 0,3 mm d'épaisseur et on a procédé au doublage au moyen d'un tambour chauffé de type AUMA. On aurait pu aussi bien exécuter cette dernière étape par une application de plastisol. On a terminé le processus par une levée du relief à une température superfielle d'environ 1750 C dans un four à infra-rouges. EXEMPLE 3. Produit mousse pour parois murales. Couche-support Tissu de fibres de verre d'un poids global de 50 g/m2 avec liant constitué par une résine de carbamide. Couche à structure en relief. Mousse de polychlorure de vinyle mou, ayant une densité de 450 g/l. On a appliqué la mousse à la racle et on a gélifié à la manière déjà décrite. Après refroidissement de la couche de mousse on a appliqué des plastisols teintés sur 0,3 mm au moyen d'un rouleau ou d'une racle. On a préalablement gélifié le panneau à 1400 C et on l'a estampé au moyen d'un rouleau refroidi à liteau. On a rempli les creux de 1'estampage et sous une vigoureuse pression de racle on a égalisé au moyen d'un plastisol moussable de couleur contrastée. Lors d'un traitement consécutif au four, la matière des creux formés par 1'estampage a repris sa forme initiale et a fait monter le plastisol placé dans les creux, de sorte que ctest créé ainsi un relief. La température de la matière était alors d'environ 1750 C. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un panneau en matière plastique décorative à structure en relief, caractérisé par le fait que lton imprime un dessin dans un panneau en matière plastique porté à une température dans les limites de l'intervalle de visco-élasticité de sa matière constitutive de préférence au moyen d'un rouleau d'estampage ou d'un outil similaire, cet estampage étant stabilisé par un abaissement consécutif de la température, tout en laissant subsister un état latent de contrainte entre les creux formés dans la pièce, et que l'on remplit ensuite les creux d'une matière liquide ou solide qui adhère à la matière du panneau, et que l'on porte à nouveau le panneau à une température correspondant à celle utilisée en première étape pour faire cesser ledit état latent de contrainte des creux. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le panneau est constitué de polymères de chlorure de vinyle et (d'acétate de vinyle ou) de copolymères de chlorureacétate de vinyle. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le panneau est constitué en matière plastique cellulaire à cellules fermées. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le panneau est constitué en matière plastique cellulaire à cellules ouvertes. 5. Procédé selon l'une des revendications-l à 4, caractérisé par le fait que la matière choisie pour remplir les creux est constituée par un ou plusieurs organosols ou plastisols de matières thermoplastiques, dispersions de matières thermoplastiques et élastomères, monomères, prépolymères, polymères à l'état fondu, poudres. frittables, frittés métalliques décoratifs, ainsi que grains organiques ou inorganiques. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les saillies pratiquées par ltestampage reçoivent une impression de couleur.