Brevet FR2533609A1 — publié le 19840330

CARREAU DE PLANCHER ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'invention concerne un carreau de plancher plastique décoratif et son procédé de fabrication. On sait déjà, dans l'état actuel de la technique, prépa- rer, chaque fois que nécessaire, des couches résistant à l'u- sure Les carreaux du commerce sont à l'heure actuelle réali- ses avec une surface anti-dérapante réalisée en chauffant des fragments individuels de carreaux vinyliques ordinaires et en pulvérisant une grenaille de carborundum-sur les surfaces correspondantes On noie ensuite la grenaille dans la couche superficielle du carreau, les particules de grenaille confé- rant au carreau les caractéristiques anti-dérapantes On sait aussi, dans l'état actuel de la technique, créer une surface résistant au glissement en donnant au produit plastique de rev 9 tement de sol une texture bosselée, en incorporant une matière plastique particulaire en dispersion dans la couche d'usure, laquelle est durcie pour former une couche d'usure texturée Cette dernière caractéristique est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 196 243. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 267 187 décrit un revêtement de sol texture, comprenant une couche de base, une couche plastique et une matrice sus-jacente-contenant, noyé dans cette matrice, un matériau particulaire. I 1 ressort du brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 4 196 243 que l'on applique depuis longtemps des couches d'usure sur les revêtements de sol, et, en particulier, une couche anti-dérapante d'uréthanne photopolymérisable - Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 928 706 décrit l'utilisation de particules de quartz dur. La demande de brevet américaine, numéro de série 237 666, intitulée "NonSkid Plastic Floring Product and Method of Manufacture", déposée le 24 février 1981 au nom de Jesse D Miller, Jr, et al, ayant fait l'objet d'une cession avec la présente demande, décrit un revêtement de sol plastique, décoratif anti-dérapant, composé d'une base plastique décorative possédant une pluralité d'éléments ré- sistant au giissemen C positionnés sur la base, avec une couche d'usure transparente ou translucide recouvrant les éléments résistants au glissement et la base interposée exposée. Il a aussi été réalisé un rev Sttment de plancher, plas- tique et décoratif, avec une base plastique décorative pos- sédant des zones en relief et des zones en creux Une pluralité d'éléments sont positionnés seulement sur S zones enrelief puispar dessus ne couche d'usure durcie, transparente ou translucide, recouvre à la fois les éléments, et la base plastique Les éléments comprennent des particules noyées dans une matrice plastique durcie, qui n'est positionnée que sur les zones en relief de la base Les particules sont réparties sur la matrice plastique sensiblement en aboutement avec une couche unique de particules Les particules font saillie au-dessus de la matrice, mais se trouvent en-dessous du niveau le plus élevé de la couche d'usure Les particules sont des particules inor- ganiques arrondies de quartz et présentent une dureté, sur l'échelle de Mohs, supérieure à 4 Les particules sont répar- ties sur la zone en relief de la base, de telle sorte qu'aucune des particules n'ait une taille supérieure à environ 595 micro- mètres, environ 55 % des particules ayant une taille comprise entre environ 149 et 296 micromètres La couche d'usure est une composition à base d'uréthlanne durci. Le brevet des Etats-Unis d'i Amérique N 3 343 975 décrit l'application de granulés à un substrat du type vinylique imprimé, mais, dans tous les cas, les granulés ne sont pas d'une composition agglomérée, mais plutat d'une composition résineuse. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 126 727 divulgue l'idée dl un matériau polymère résineux Une couche d'usure est ensuite liée à la feuille portant le dessin, et la couche d'usure contient des copeaux de mica ou d'un matériau analogue Les copeaux sont noyés dans une feuille distincte préformée, qui est ensuite contre-collée sur la couche portant le dessin. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 328 231 décrit la formation d'une surface à partir d'une composition, durcie et réticulée, d'un polyester, ou d'une résine polymé- risable analogue, et de sable. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 255 480 et 4 263 081 décrivent un stratifié résistant aux abrasifs for- mé par l'enduction, par des particules minérales, d'une base de papier imprimé, puis par l'imprégnation du papier par une résine de contre-collage. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 3 121 642, 3 135 643, 3 343 975, 3 523 849, 3 562 051, 3 607 539, 3 660 187, 3 661 673, 3 798 111, 4 212 691 et 4 278 483 sont d'autres brevets qui décrivent d'autres procédés pour former des surfaces résistant à l'usure ou aux abrasifs, et qui correspondent à l'état actuel de la technique. Selon l'invention, on propose un revêtement de sol, plastique et décoratif, se présentant sous la forme de carreaux, ledit revêtement étant doté d'une base plastique décorative possédant, sur sa surface supérieure, un dessin imprimé Des particules sont positionnées sur la surface supérieure du-carreau de façon qu'au moins quelques-unes d'entre elles se trouvent sur la surface du carreau en correspondance avec le dessin imprimé sur la surface du carreau Une couche d'usure dzrcie, transparente ou translu- cide, recouvre à la fois les particules et la base plastique, la surface de la couche d'usure dans les zones contenant les particules ne présentant pas les mêmes caractéristiques de brillant que dans les zones ne contenant pas de particules. Les particules sont des particules arrondies de sable, pré- sentant une dureté, sur l'échelle de Mohs, d'environ 7, avec une répartition granulométrique telle qu'aucune particule n'ait une grosseur de grain supérieure à environ 595 micromè- tres, environ 55 % des particules ayant une grosseur de grain comprise entre 149 et 296 micromètres. Selon l'invention, on propose également un-procédé de fabrication d'un produit consistant en un carreau On comprime tout d'abord un dessin sur la surface supérieure du carreau On place un revêtement adhésif en correspondance avec des parties choisies du dessin imprimé sur le carreau. On projette par pulvérisation des particules de sable sur la surface du carreau revêtue d'un adhésif On enlève ensuite les particules de sable en excès qui n'ont pas été retenues sur la surface du carreau par l'adhésif On consolide les particules de sable dans l'adhésif, et on peut alors durcir ce dernier On applique ensuite un revêtement d'usure au- dessus à la fois des zones couvertes par les particules de sable et des zones non-couvertes par les particules de sable, puis on durcit cette couche d'usure On réalise ainsi une surface d'usure présentant des zones dont le brillant diffère selon la présence ou l'absence de particules de sable. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on décrira plus en détail ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation du carreau de plancher selon l'invention, repré- senté sur le dessin annexé. Sur ce dessin, la figure unique représente une vue en coupe transversale agrandie de la base du carreau conte- nant le dessin imprimé, l'adhésif, les particules de sable et une couche d'usure. L'invention concerne donc un produit de revêtement de sol qui constitue un carreau de plancher, durable et nécessitant peu d'entretien, mais qui, de façon plus importante, présente des caractéristiques d'aspect exception- nelles L'invention décrite ci-dessous a pour résultat une technique particulièrement appropriée pour obtenir des images du type céramique, étonnamment réalistes, sur dés matériaux de revêtement de sol de composition vinylique Les images sur carreau céramique décoratif dans les planchers vinyli- ques sont d'une manière typique simulées par impression par rotogravure d'un substrat, revêtement par un matériau de couche d'usure à-base de compositions soit vinyliques soit d'uréthanne, et gaufrage pour obtenir les textures et le relief de surface Bien que ces matériaux de revêtement de sol puissent être très jolis et séduisants, ils possèdent les propriétés traditionnelles d'usure du plancher vinylique et tendent à présenter à l'oeil un -aspect plat et monidimen- sionnel De plus, ils ne possèdent pas les nombreuses carac- téristiques visuelles, raffinées et autres, généralement associées aux carreaux de céramique authentiques. La présente invention propose une structure et un procédé permettant de réaliser plusieurs des caractéristiques des carreaux de céramique, tout en offrant d'excellentes performances Le procédé de base implique l'application d'une matière particulaire, de granulométrie et de coucleur spéci- fiques, sur un substrat de revêtement de sol décoratif,suivie p.l l'application dine couche d'usure durcissable par rayonnement ultraviolet Un certain nombre de variantes ont été mises en oeuvre et sont décrites brièvement ci-dessous On peut utiliser toute une gamme de matériaux particulaires On pré- fère la silice, claire ou colorée, bien que l'on puisse uti- liser (et on les a effectivement expérimentés) d'autres ma- tières comme le grenat, l'oxyde d'aluminium, etc Le subs- trat du plancher décoratif est une composition vinylique imprimée, et la décoration a été réalisée, de préférence, par impression par transfert à l'aide d'un papier de trans- fert imprimé pai rotogravure, ou par impression directe par flexographie sur le substrat Le matériau particulaire est positionné en correspondance avec le c 6 té imprimé, suivant différentes manières. Pour un substrat qui a été imprimé par transfert ou par un procédé flexographique, ou qui a été décoré par quel- que autre technique d'impression, le matériau adhésif durcissable par rayonnement UV est appliqué en correspondan- ce avec le dessin imprimé L'adhésif peut être appliqué par sérigraphie, impression flexographique, etc Les particu- les choisies sont ensuite appliquées sur le substrat imprimé avec son adhésif, par arrosage de la totalité de surface et élimination des particules qui ne collent pas à l'adhésif. La quantité de matériau particulaire qui adhère au carreau peut être réglée par la quantité d'adhésif appliquée La couche de particules retenues est ensuite lissée et consoli- dée par passage du matériau entre deux cylindres L'adhésif est ensuite durci On applique ensuite un revêtement d'un matériau durcissable par rayonnement UV (couche d'usure) par enduction au rouleau et/ou au rideau, pour obtenir une surfa- ce fonctionnelle lisse Il est possible, et souhaitable, d'avoir des passes multiples au cours d'une opération On peut appliquer toute une gamme de couleurs et/ou de granulo- métries des particules sur le substrat imprimé, pour obtenir de nombreuses possibilités de dessins exceptionnels. Il est aussi possible d'appliquer l'adhésif et, simultanément, de décorer le substrat Par exemple, on peut imprimerpar un procédé flexographique une surface non-décorée lisse ou gaufrée avec l'adhésif pigmenté durcissable par rayonnement UV, qui sert aussi bien à décorer qu'à maintenir les matières particulaires Une autre possibilité consiste à appliquer uniformément une matière particulaire sur la totalité de la surface d'un substrat décoré, cette opération étant suivie d'une deuxième application de particules sur la face supérieure de la couche précédemment appliquée, en correspondance avec un dessin Une telle structure donne des caractéristiques d'usure même meilleures que celles que l'on obtient avec une surface seulement partiellement recouverte. Certains des avantages de l'invention résident dans le fait que l'on peut réaliser un relief de surface ouuneffet de gaufrage en correspondance avec un décor Les textures variables et de surface les brillants dc surface variables sont tous deux contrô- lables Le produit peut être doté de bonnes propriétés d'usu- re, et on peut avoir de nombreux effets visuels. Si l'on se réfère maintenant au dessin, on voit que le carreau de revêtement de sol 2, plastique et décoratif, comprend une base plastique 4, qui est composée d'un matériau classique pour carreau, vinylique ou à composition vinylique. Normalement, le carreau est un carré de 22,86 x 22, 86 cm ( 9 pouces X 9 pouces) et présente une épaisseur nominale de 2,44 mm ( 0,096 pouce) On applique un dessin 6 sur la surface supérieure du carreau On place ensuite des particules 8 sur la surface supérieure du carreau, et au moins certaines des particules sont placées sur la surface du carreau en corres- pondance avec le dessin imprimé sur la surface du carreau. Dans la structure représentée sur la figure, le dessin 6 pré- sente deux composants 10 et un troisième composant 12 qui diffère des deux composants 10 tant du point de vue du des- sin que de la couleur Les particules sont appliquées en correspondance avec le composant 12 du dessin On place une couche d'usure transparente ou translucide 14 sur la surface supérieure du carreau, couche qui recouvre aussi bien les zones contenant des particules que les zones n'en contenant pas On peut noter que les zones contenant les particules ont une caractéristique de brillant différente de celle des zones ne contenant pas de particules En conséquence, cela signifie que la zone située au-dessus du composant 10 du dessin imprimé présentera une caractéristique de brillant différent de celle de la zone se trouvant au-dessus du compo- sant 12 du dessin imprimé. Les particules qui sort appliquées sur la surface supérieure du carreau sont des particules arrondies de sable présentant une dureté sur l'échelle de Mohs d'environ 7 et une répartition granulotnétrique telle qu'aucune particule n'a une grosseur de grain supérieure-à environ 595 micromè- tres, environ 55 % des particules ayant une grosseur de grain comprise entre 149 et 196 micromètres Les particules sont disponibles commercialement, en tant que qualité de n sable "Spécial Bond", conmmnercialisée par "Ottawa Silica Col', Ottawa, Illinois Le sable est formé de 99,8 % de Si O 2 et il peut être de couleur naturelle, ou bien il se peut aussi que le sable soit coloré pour donner un effet coloré au produit fini. La tableau ci-dessous donne une analyse granulomé- trique représentative au tamis américain pour les particules de silice inorganique. Tamis américain Ouverture de maille Pourcentag e de refus (Cesh Y 595 em 420,fam 3,0 296 /Mn 34,0 210/,m 39,0 100 149,km 18,0 -105 /m 5,O Passe 1, 0 Le revêtement adhésif utilisé est le suivant: pour former l'adhésif du type polyester, on a introduit les ingrédients suivants dans un réfrigérant-ballon de 5 litres à 5 cols, vertical, surmonté d'un appareil à distiller et d'un réfrigérant total On a en outre équipé le ballon d'une double enveloppe, d'un agitateur, d'un thermomètre, de commar des de température et d'un tube d'entrée du gaz On a chauf- fé progressivement les ingrédients sous agitation jusqu'à 220 + 5 C, sous atmosphère d'azote, et on les a maintenus à cette température jusqu'à ce que l'indice d'acide tombe en- dessous de 1,5 + 0,5 On a progressivement augmenté le débit d'azote, après avoir atteint environ 70 % de l'eau théorique, à environ 700 ml par minute, pour aider à éliminer l'eau aen d'estérification et à mener la réaction réversible d'équili- bre à sa fin. Ingrédients Parties_ en poids Hexanediol-1,6 363,52 Néopentylglycol 661, 25 Cyclohexanediméthano l 914,13 Anhydride phtalique 563,81 Bislaurylthiolate de dibutylétain 2,48 (catalyseur) Acide isophtalique 1 476,24 Anti-moussant au silicone("I'Foamkill 8 R") 0,0566 Toluène 650,00 L'acrylation du polyester est réalisée en introdui- sant 1,2 équivalent d'acide acrylique dans un ballon à 4 cols, de dimensions appropriées et contenant le mélange polyester- solvant On ajoute 0,24 partie d'acide sulfurique pour 100 parties de résine et on maintient le mélange au reflux à l'aide d'un piège de Barrett utilisé pour éliminer l'eau et ramener le solvant. La température du lot est maintenue à 95 à 110 Co La réaction a été considérée comme terminée quand on a obtenu de 90 à 98 % de la quantité théorique d'eau après refroidis- sement à 90 OC et addition de 1,3 équivalent d'oxyde de magné- sium et dispersion dans 100 parties en poids d'acrylate d'isodécyle, 600 parties en poids d'acrylate d'isodécyle étant ajoutées en plus On a ensuite fait le vide dans le ballon, à 5,32-6,67 K Pa ( 40-50 mm de mercure) pour chasser le solvant La préparation de l'adhésif durcissable se termi- ne par l'addition, sous agitation, de 73,14 parties en poids de diacrylate d'hexanediol-l,6 de 104,5 parties en poids d'acyde acrylique, de 100 parties en poids d'acrylate d'iso- décyle, de 104,5 parties en poids de benzophénone et de 62,7 parties en poids du catalyseur diméthoxy-2,2 phényl-2 acétophénone "Irgacure 651 ') Cet adhésif 9 est imprimé sur le dessin 6 en correspondance avec les composants 12 du dessin 6. Des particules 8, qui sont de préférence des parti- cules inorganiques arrondies, sont placées dans cet adhésif 9 Les particules inorganiques pouvant être utilisées dans la mise en oeuvre de l'invention pour former la surface d'usure sont de préférence sensiblement insolubles dans l'eau et présentent une dureté, sur l'échelle de Mohs, d'au moins 4, et, de préférence, d'au moins 7 Elles doivent avoir une configuration arrondie et présenter, de préférence, une répartition granulométrique telle qu'aucune des particu- les n'ait une grosseur de grain supérieure à environ 595 mi- cromètres, environ 55 % des particules ayant une grosseur de grain comprise entre 149 et 296 micromètres. Pour préparer le revêtement 14 durcissable par rayonnement UV, on a introduit les réactifs suivants dans un réacteur: Ingrédients Parties en poids Polyester-polyol* 36,15 Acrylate d'éthyl-2 hexyle 13,33 Acrylate d'hexanediol-l,6 9,07 * Produit de la réaction de 34,62 parties en poids d'acide adipique, 13,12 parties en poids d'acide isophtali- que, 48,76 parties en poids d'hexanediol-l,6 et 3,48 parties en poids de glycérine. On a ensuite ajouté 23,10 parties en poids de diiso- cyanato-4,4 ' dicyclohexylméthane et 0,08 partie en poids du catalyseur dilaurate de dibutylétain, et on a fait réagir le mélange à 45 à 50 C Après que la réaction se soit pour- suivie pendant environ 45 minutes, on a ajouté 8,67 parties en poids d'acrylate d'hydroxy-2 éthyle et on a poursuivi le chauffage et l'agitation du mélange réactionnel pendant 2 heures, jusqu'à ce que la fonctionnalité isocyanate soit constante. On a ajouté ensuite à ce produit de réaction 1,81 partie en poids de benzophénone, 0,90 partie en poids de diméthoxy-2,2 phényl-2 acétophénone, 6,78 parties en poids de l'antioxydant paracrésol et 0,09 partie en poids de glycolpolysiloxane (DC-193) Ce revêtement pourrait être utilisé aussi en tant que revêtement adhésif. Le procédé pour réaliser la fabrication du carreau ci-dessus exige tout d'abord de préparer une base classique pour carreau On prépare aussi une feuille de transfert sur laquelle se trouve imprimé un dessin que l'on souhaite transférer sur le carreau de base Grâce à une opération appropriée d'impression par transfert, classique dans la technique, le papier de transfert est placé contre la surfa- ce supérieure du carreau de base et, sous l'effet de la chaleur et de la pression, l'image de la feuille de transfert est transférée au carreau de base Ce dernier est alors introduit dans une unité d'impression, par exemple une imprimante classique à impression flexographique directe, et on applique un revêtement adhésif en correspondance avec le dessin se trouvant sur le carreau de base, Ce revêtement adhésif n'est appliqué que sur des zones choisies du carreau, et ces zones qui sont imprimées avec l'adhésif sont en correspondance avec le dessin imprimé sur le carreau; de base. Il serait cependant possible, comme il a été décrit ci-dessus d'imprimer toute la surface à l'aide d'un adhésif pour placer dessus une première couche de particules, puis de poursuivre avec un deuxième revêtement adhésif qui serait en coordina- tion avec le dessin du carreau, pour ne recouvrir alors que partiellement la totalité de la surface du carreau à l'aide d'un deuxième matériau particulaire. Après que l'adhésif a été placé en correspondance avec le dessinse trouvant sur le carreau, on fait tomber en cascade ou on répand un excès d'un mélange de particules de sable, claires ou artificiellement colorées, sur la sur- face du carreau de base portant sa couche adhésive non-dur- cie Cette couche adhésive non-durcie est l'adhésif polyester durcissable polyester décrit ci-dessus Ces particules de sable adhéreront à l'adhésif sans traitement spécial Le sable en excès est éliminé par des jets d'air, puis, par compression entre des cylindres, les particules de sable sont consolidées dans l'adhésif Le carreau est ensuite transporté sous une source de lumière UV classique et expo- sée à un rayonnement suffisant pour durcir partiellement ou complètement l'adhésif UV et maintenir les particules en place Le produit possède alors, adhérant sur sa surface, un adhésif qui avait été appliqué à raison de 10,76 à 37,67 grammes de produit par mètre carré de surface de car- reau couverte ( 1,0 à 3,5 g/pied carré) Il reçoit ensuite une couche d'un matériau particulaire qui est appliquée à raison d'environ 161,46 g/m 2 recouvert ( 15 g/pied carré), avec une épaisseur comprise entre 0,254 et 0,381 mm ( 10 et mils). Le revêtement d'usure est alors appliqué sur le carreau en deux couches La couche d'usure est la couche précédemment décrite, durcissable par rayonnement UV Elle est d'abord appliquée par une machine classique à enduire au rouleau, qui applique la première couche à environ 540 C ( 1300 F), à raison d'environ 107,64 grammes par mètre carré ( 10 g/pied carré) Ce revêtement remplit l'espace qui entou- re le sable déposé, et il est réalisé avec une formation minimum de bulles de grandes dimensions dans le revêtement. On applique ensuite une deuxième couche-du même matériau d'enduction à raison d'environ 107,64 grammes par mètre carré ( 10 g/pied carré) en utilisant des techniques classi- ques d'enduction au rideau Les deux couches sont ensuite durcies par une lumière UV classique L'énergie pouvant être utilisée pour cette opération est d'une manière repré- sentative obtenue par un traitement par une lumière UV, l'énergie UV étant de 4,5 joules On obtient ainsi un carreau exceptionnel, du fait que les zones contenant les particules de sable présentent un brillant différent de celui des zones ne contenant pas les particules de sable. Il est bien entendu que le-mode de réalisation ci- dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDI CATIONS 1 Revêtement de sol, plastique et décoratif, sous la forme d'un carreau ( 2), caractérisé par le fait qu'il comprend une base plastique décorative ( 4) possédant sur sa surface supérieure un dessin imprimé ( 6), des particules ( 8) étant postionnées sur la surface supérieure du carreau ( 2), au moins certaines des particules étant placées sur la surfa- ce du carreau ( 2) en correspondance avec le dessin ( 6) impri- mé sur la surface du carreau ( 2), une couche d'usure durcie ( 14), transparente ou translucide recouvrant aussi bien les particules ( 8) que la base plastique ( 4), de sorte que ladi- te surface de la couche d'usure ( 14) présente dans les zones contenant les particules ( 8) des caractéristiques de brillant différentes de celles des zones ne contenant pas les parti- cules ( 8). 2 Revêtement de sol, plastique et décoratif, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les parti- cules ( 8) sont des particules arrondies de sable, présentant une dureté, sur l'échelle de Mohs, d'environ 7, et une répar- tition granulométrique telle qu'aucune particule n'a une grosseur de grain supérieure à environ 595 micromètres, envi- ron 55 % des particules ayant une grosseur de grain comprise entre 149 et 296 micromètres. 3 Procédé de réalisation d'un carreau, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à imprimer un dessin ( 6) sur la surface supérieure du carreau ( 2), à appliquer un revêtement adhésif ( 9) en correspondance avec des parties choisies ( 12) du dessin ( 6) du carreau ( 2) imprimé, à répandre des particules de sable ( 8) sur la surfa- ce du carreau ( 2) revêtue de l'adhésif ( 9), 1 éliminer les particules de sable ( 8) en excès qui n'ont pas été retenues par l'adhésif ( 9) sur la surface du carreau ( 2), à consolider les particules de sable ( 8) dans l'adhésif ( 9), à appliquer un revêtement d'usure ( 14) qui recouvre aussi bien les zones couvertes par les particules de sable ( 8) que les zones non-couvertes par les particules de sable ( 8), et finalement à durcir ladite surface d'usure ( 14) pour créer des zones présentant diffé- rents brillants selon qu'elles contiennent des particules de sable ( 8) ou n'en contiennent pas.