Brevet FR2743580A1 — publié le 19970718

Procédé pour fabriquer des recouvrements à résistance élevée à l'abrasion La présente invention concerne un procédé pour fabriquer avec des particules abrasives des recouvrements à résistance élevée à l'abrasion. Ce recouvrement à résistance élevée à l'abrasion procure un degré élevé de résistance à l'abrasion convenant pour être utilisé dans des stratifiés à haute et basse pression pour la production de dessus de comptoirs, de panneaux muraux, de couches de surfaces de planchers, etc. Les stratifiés décoratifs sont de façon conventionnelle fabriqués en assemblant plusieurs couches d'un matériau en feuilles, tel que du papier ou du tissu, imprégné avec des résines de divers types. De façon caractéristique, on peut choisir ces résines parmi les résines phénoliques, les aminoplastes, les polyesters, les polyuréthanes, les résines époxy, les résines mélamine et l'analogue. Le choix du papier ou du tissu à utiliser et de la résine d'imprégnation est dicté par l'usage final prévu du stratifié terminé. Pour certains usages finaux, on n'exige pas de décoration de surface, mais, dans de nombreux cas, on désire des couleurs et/ou des motifs pour augmenter l'attrait visuel du stratifié terminé. Tandis que l'on peut désirer une décoration à base de couleurs et/ou de motifs pour une surface extérieure du stratifié, l'âme ou base sert principa- lement de support de renforcement, peut comporter du bois, tel que contreplaqué, plusieurs couches de papier non blanchi ou de couleur sombre ou de tissu, et peut utiliser des résines d'imprégnation de couleur sombre, moins coûteuses, telles que des résines phénoliques. Lorsqu'on désire que le stratifié ait une surface décorée ou imprimée, on utilise une couche de surface extérieure connue sous le nom de "feuille de décor" pour recouvrir la ou les couche(s) de l'âme. La feuille de décor est un papier décoratif coloré, qui peut être pigmenté avec du dioxyde de titane et/ou d'autres pigments opacifiants, ou bien un papier décoratif imprimé, auquel cas le papier décoratif est en outre imprimé avec des motifs pour masquer le matériau de l'âme de couleur sombre. La couche de décor peut être imprégnée avec une grande variété de résines, telles que des résines mélamine, des résines polyester, etc. On souhaite protéger la surface d'un stratifié décoratif. Autrement, une utilisation continue endommagerait le motif imprimé. Pour conférer aux stratifiés décorés une résistance à l'usure et/ou à l'abrasion, il a été longtemps de pratique courante de placer un papier de surface imprégné de résine, connu sous le nom de "recouvrement" sur la feuille de décor. Lors de la consolidation du stratifié, la feuille de recou- vrement devient transparente, permettant de voir à travers le modèle imprimé sur la feuille de décor. Plus récemment, on a incorporé des particules abrasives, telles que des particules d'oxyde d'aluminium, dans les papiers de recouvrement pour augmenter la résistance à l'abrasion des stratifiés les contenant. De même, on a revêtu des papiers de décor imprimé avec des sirops de résine contenant des particules résistan- tes à l'abrasion. L'utilisation de stratifiés décoratifs contenant ces recouvrements à résistance élevée à l'abrasion comme matériaux de surface gagne de plus en plus, notamment en Europe. De façon courante, on applique une couche de particules abrasives sur la surface d'une feuille de décor en utilisant une caisse de tête auxiliaire sur la machine de fabrication du papier. Ce procédé d'application des particules abrasives sur la feuille de recouvrement souffre de grandes variations dans la distribution et la couverture des particules abrasi- ves en travers de la bande et d'une perte de particules abrasives dans la direction Z de la feuille. On va maintenant décrire brièvement le dessin, sur lequel: - la figure 1 est un schéma du procédé d'application selon la présente invention; - la figure 2 est une photographie au microscope électronique de la surface d'un recouvrement revêtu de 47,6 g/m2 de particules abrasives en utilisant un applicateur à rideau à fente selon la présente invention; et - la figure 3 est une photographie au microscope électronique de la surface d'un recouvrement revêtu de 45,8 g/m2 de particules abrasives en utilisant une caisse de tête auxi- liaire selon la technique antérieure. La présente invention concerne un procédé pour appliquer des particules abrasives sur une feuille de recouvrement cellulo- sique fibreuse, dans laquelle la couche de particules abrasives est régulièrement distribuée en travers de la surface de la feuille en utilisant un applicateur à tête d'application à fente sur l'extrémité humide d'une machine à papier. L'utilisation d'un applicateur à fente (par opposi- tion à une caisse de tête auxiliaire) augmente le rendement et l'uniformité de l'application de particules abrasives et réduit le gaspillage. L'application à tête d'application à fente est employé directement sur la machine à papier selon l'invention. L'applicateur peut être positionné à n'importe quel endroit après la caisse de tête principale et avant la sécherie, mais il est de préférence situé au voisinage et, de façon préféra- ble, immédiatement après la ligne sèche, c'est-à-dire le point auquel les fibres déposées commencent à présenter une certaine cohérence et o il n'y a plus de couche d'eau de surface. L'applicateur à tête d'application à fente est utilisé en liaison avec une pompe à déplacement positif, qui permet de répartir uniformément une quantité prédéterminée d'une composition de particules abrasives en travers la surface de la feuille cellulosique. On peut incorporer un mélangeur statique dans la ligne d'alimentation de l'applica- teur à fente pour empêcher ou réduire la quantité de particu- les abrasives se déposant hors de la pâte. On va maintenant décrire l'invention de façon détaillée. Selon la présente invention, une couche uniforme de particu- les abrasives est appliquée sur la surface d'une feuille de recouvrement cellulosique fibreuse provenant d'une pâte contenant les particules abrasives en utilisant un applica- teur à tête d'application à fente. Le terme "applicateur à fente", tel qu'il est utilisé ici, est utilisé de la même manière qu'il est utilisé dans la technique, à savoir pour désigner un applicateur ayant une cavité centrale qui s'ouvre sur une fente et l'alimente, fente à travers laquelle la substance de revêtement est refoulée sous pression. Des exemples d'applicateurs à fente pouvant être utilisés dans la présente invention comprennent des applicateurs à rideau, dans lequel la feuille de recouvrement est revêtue tandis qu'elle passe à travers un rideau en chute libre de la composition de revêtement et des applicateurs dans lesquels la feuille de recouvrement est revêtue tandis qu'elle entre en contact avec un bourrelet de la composition de revêtement extrudé d'une fente. Les applicateurs de ce dernier type peuvent être utilisés pour revêtir le substrat pendant qu'il passe directement au-dessus de l'applicateur, directement en dessous de l'applicateur ou sur le côté de l'applicateur. La largeur de la fente des applicateurs à fente utilisés dans le procédé est de façon caractéristique comprise entre 0,4 et 0,8 mm. La hauteur de l'intervalle (c'est-à-dire la distance entre le bord de la fente et la surface du substrat) est environ 0,5 à 1,55 mm lorsque la substance de revêtement forme un bourrelet et environ 2,5 à 25 mm lorsque la subs- tance de revêtement forme un rideau. La pression manométrique à la tête de l'applicateur est environ 34,5 à 172 kPa lorsque la substance de revêtement forme un bourrelet et environ 34,5 à 1034 kPa lorsque la substance de revêtement forme un rideau. L'applicateur à fente pouvant être utilisé dans la présente invention est vendu par Liberty Tool Corp., sous le nom commercial Technikote. D'autres fabricants fabriquent également des applicateurs à fente pouvant être utilisés ici. La feuille peut être une feuille de décor ou une feuille de recouvrement. Comme on le voit sur la figure 1, une pâte aqueuse de particules d'oxyde d'aluminium stockée dans une cuve d'ali- mentation est transférée par une canalisation d'alimentation en substance de revêtement à une pompe à déplacement positif, qui refoule une quantité prédéterminée de la pâte à la tête d'application à fente. Un moyen d'agitation, tel qu'un mélangeur statique, peut être disposé entre la pompe et la tête d'application à fente pour empêcher les particules abrasives de se déposer hors de la pâte. La pâte contenant les particules abrasives est ensuite appliquée sur la bande cellulosique fibreuse brute en utilisant l'applicateur à fente, qui distribue la pâte contenant les particules abrasives de façon uniforme en travers de la surface de la bande. De préférence, l'applicateur à fente est un applica- teur à rideau. La bande revêtue est ensuite séchée par tout moyen conventionnel pour procurer une feuille cellulosique fibreuse, telle qu'une feuille de décor ou une feuille de recouvrement ayant sur sa surface une couche de particules abrasives résistant à l'abrasion. Un avantage particulier de la présente invention est que l'applicateur à tête d'application à fente permet d'appliquer une quantité prédéterminée du mélange de pâte d'une manière uniformément répartie sur la surface de la feuille de recouvrement avec un poids d'application d'environ 3,3 à ,6 g/m2 (sur une base sèche). L'utilisation de l'applicateur à tête d'application à fente, non seulement augmente le rendement de l'opération en répartissant uniformément le mélange de pâte de particules abrasives en travers de la feuille de décor, mais il réduit le coût du procédé de façon importante en réduisant les pertes tout en satisfaisant encore les standards de production exigés ou souhaitables. Les figures 2 et 3 sont des photographies qui comparent le revêtement obtenu avec un applicateur à rideau à fente selon l'invention et avec une caisse de tête auxiliaire selon la technique antérieure. La figure 2 montre que le revêtement appliqué en utilisant l'applicateur à rideau à fente est plus régulier et plus uniforme que le revêtement représenté sur la figure 3, qui présente des rayures et qui est non uniforme, et qui a un aspect légèrement moucheté, qui a été préparé en utilisant un système d'application à caisse de tête auxiliai- re. L'utilisation de l'applicateur à tête d'application à fente permet également d'introduire d'autres matériaux et additifs, qui sont employés de façon caractéristique dans de tels recouvrements et qui doivent être incorporés directement dans la pâte de particules abrasives. Par exemple, l'incorporation de résine mélamine dans le mélange de particules abrasives est possible et permet d'appliquer à la fois la résine et les particules abrasives sur la feuille cellulosique fibreuse en une seule étape. Les vitesses linéaires pouvant être utili- sées varient avec la nature de la composition de revêtement et le type spécifique d'applicateur à fente utilisés. Des vitesses linéaires d'environ 0,3 à 30 mètres/minute peuvent être utilisées lorsque la substance de revêtement est appliquée à partir d'un bourrelet, tandis que des vitesses d'environ 150 à 1200 mètres/minute peuvent être utilisées lorsque la substance de revêtement est appliquée à partir d'un rideau. L'applicateur à fente peut être utilisé pour appliquer des pâtes contenant environ 5 à 95% et, de façon plus particuliè- re, environ 10 à 80% de matières solides. A titre de compa- raison, une caisse de tête auxiliaire n'est généralement pas utilisable pour appliquer des pâtes contenant plus qu'environ 0,5 à 5%, et de façon plus particulière plus d'environ 1 ou 2% de matières solides. Il résulte des concentrations de pâte plus élevées pouvant être appliquées dans la présente invention qu'on peut utiliser des vitesses linéaires plus élevées et/ou des débits d'application plus faibles que ce qui est faisable lorsqu'on applique la pâte par une caisse de tête auxiliaire. En particulier, en utilisant la caisse de tête, il n'est pas inhabituel lorsqu'on revêt une bande de 3 m de largeur d'appliquer la substance de revêtement à un débit de 1,9 à 3,8 m3/mn. A ces débits, l'eau sortant de la pâte de revêtement cascade à travers la feuille et emporte avec elle des quantités importantes de particules abrasives non retenues. Avec des applicateurs à fente, d'autre part, des débits de l'ordre de 19 à 38 litres/minute sont couram- ment utilisés lorsqu'on revêt une bande de 3 mètres de largeur à partir d'un bourrelet et 19 à 190 litres/minute lorsqu'on effectue ce revêtement à partir d'un rideau, les quantités d'eau et de particules abrasives non retenues sont notablement inférieures. Les particules abrasives employées dans la présente invention peuvent être des particules minérales telles que silice, alumine, alundon, corindon, émeri, spinelle, ainsi que d'autres matériaux tels que carbure de tungstène, borure de zirconium, nitrure de titane, carbure de tantale, carbure de béryllium, carbure de silicium, borure d'aluminium, carbure de bore, poussière de diamant, et leurs mélanges. La conve- nance des particules abrasives particulières dépend de plusieurs facteurs tels que disponibilité, coût, granulomé- trie des particules et même couleur des particules. Si l'on considère le coût, la disponibilité, la dureté, la granulométrie et l'absence de couleur, l'oxyde d'aluminium constitue le matériau des particules abrasives préféré pour de nombreuses applications. L'utilisation finale dicte le poids de base, la charge de cendres, la dimension et le type des particules abrasives. Ces particules ont de préférence une dimension de particules moyenne d'environ 10 à 100 mi- cromètres et une granulométrie de l'ordre de 10 à 150 mi- cromètres. La pâte de particules abrasives employée dans la présente invention contient de façon caractéristique un liant. Le liant peut être l'un quelconque des liants couramment utilisés tels que résine mélamine, alcool de polyvinyle, latex acrylique, amidon, caséine, latex de styrènebutadiène, carboxyméthylcellulose (CMC), cellulose microcristalline, alginate de sodium, etc., ou leurs mélanges qui sont utilisés dans des compositions de revêtement lorsque le matériau de revêtement doit être lié à un substrat tel qu'une feuille de décor ou une feuille de recouvrement. On utilise avantageuse- ment des résines mélamnine telles que mélamine-formaldéhyde comme liant dans la présente invention, car la résine mélamine-formaldéhyde est également couramment utilisée pour saturer la feuille de décor. Le liant est couramment utilisé en une quantité d'environ 1 à 10% en poids de solides de revêtement. Lorsque le revêtement est formé par une caisse de tête, on n'utilise habituellement aucun liant. La pâte peut contenir environ 5 à 95% et de préférence environ 10 à 80% de particules abrasives. De préférence, la pâte a une viscosité d'environ 50 à 150 cps lorsque l'appli- cation a lieu à partir d'un bourrelet et environ 50 à 500 cps lorsque l'application provient d'un rideau. Pour une applica- tion par rideau, la pâte contient de préférence une petite quantité d'un agent tensio-actif (0,05 à 0,5%). La feuille de recouvrement est formée de fibres convention- nellement utilisées dans ce but et, de préférence, est une pâte kraft blanchie. La pâte peut être une pâte de feuillus ou une pâte de résineux; on préfère normalement un mélange de pâte de feuillus et de pâte de résineux. On peut ajouter une cellulose alpha supérieure, telle que du coton, pour amélio- rer certaines caractéristiques, telles que l'aptitude à un formage ultérieur. Le poids de base de la feuille de recou- vrement non revêtue peut être compris entre environ 16,4 à ,6 g/m2, et de préférence entre environ 24,6 et 65,6 g/m2. On peut atteindre des valeurs d'abrasion de 1500 à 20 000 cy- cles (NEMA: LD3.13) en sélectionnant les particules abrasi- ves et le matériau de base et en ajustant les conditions de revêtement à l'intérieur des paramètres précités. L'invention va être maintenant illustrée plus en détail par l'exemple suivant non limitatif. EXEMPLE On prépare une pâte en mélangeant 10,9 kg d'oxyde d'aluminium ayant une dimension de particules moyenne de 50 Mm avec 33,1 litres d'eau dans un mélangeur à cisaillement élevé pendant 15 minutes. La pâte est refoulée à une tête d'appli- cation à fente Liberty Tool sous une pression de 138 kPa et est appliquée sur une couche de pâte de 0,3 mètre de largeur, qui a été déposée sur la toile de la machine à papier. La pâte est distribuée depuis la tête d'application à un débit de 2,8 litres/minute avec une vitesse de 20,5 mètres linéai- res/minute. La substance de revêtement est appliquée avec un poids net de revêtement d'environ 16,4 g/m2. Ayant décrit l'invention en détail, il apparaît que des modifications et des variantes sont possibles sans s'écarter de la portée de l'invention telle que définie dans les revendications jointes. -10 u2743580 Revendications 1. Procédé pour former une feuille de recouvrement résis- tant à l'abrasion, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: former une bande de fibres cellulosiques sur une machine à papier et appliquer une pâte contenant des particules résistant à l'abrasion sur la surface supérieure de la bande sur la machine à papier en utilisant une tête d'application à fente, ces particules abrasives étant uniformément distribuées sur la surface de la bande avec un poids d'application d'environ 3,3 à 65,6 g/m2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête d'application à fente est située à l'extrémité humide de la machine à papier. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête d'application à fente est disposée après la caisse de tête principale et avant la sécherie. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête d'application à fente est disposée au voisinage de la ligne sèche. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pâte est appliquée sur la surface de la bande à partir d'un applicateur à rideau à fente. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pâte est appliquée sur la surface de la bande en mettant en contact cette surface avec un bourrelet de ladite pâte formé par un applicateur à fente. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pâte est une pâte aqueuse ayant une viscosité d'environ 50 à 500 cps. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte est appliquée sur la surface de la bande en une quantité prédéterminée en utilisant une pompe à déplacement positif en liaison avec l'applicateur à tête d'application à fente. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un mélangeur statique est incorporé dans les canalisations d'alimentation de l'applicateur à tête d'appli- cation à fente pour empêcher les particules abrasives de se déposer hors de la pâte. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques comprennent des fibres de feuillus et des fibres de résineux. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte contient en outre un liant. 12. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pâte est appliquée sur le substrat à un débit d'environ 6,3 à 63 litres/minute/mètre de largeur de substrat. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le substrat se déplace à une vitesse linéaire d'environ 150 à 1200 mètres/minute tandis qu'il est revêtu de la pâte. 14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande a un poids de base à sec d'environ 16,4 à 65,6 g/2. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la bande a un poids de base à sec d'environ 24,6 à 65,6 g/m2. 16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules abrasives contiennent de l'oxyde d'aluminium. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la pâte contient au moins 5% de solides. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la pâte contient au moins 10% de solides. 19. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé fournit un recouvrement qui résiste à 1500 à 000 cycles d'abrasion. 20. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pâte est appliquée sur le substrat à un débit d'environ 6,3 à 12,6 litres/minute/mètre de largeur de substrat. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le substrat se déplace à une vitesse linéaire d'environ 0,3 à 30 mètres/minute tandis qu'il est revêtu de la pâte. 22. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pâte est une pâte aqueuse ayant une viscosité d'environ 50 à 150 cps.