Brevet FR2892658A1 — publié le 20070504

La présente invention concerne le domaine technique des stratifiés. En particulier, l'invention a pour objet un stratifié décoratif, un procédé de préparation d'un tel stratifié et les utilisations d'un tel stratifié, dans le secteur de la construction et de l'ameublement, notamment. Pour améliorer l'aspect de surface de panneaux le plus souvent à base de bois, il est classique d'utiliser des plaques ou feuilles, dites stratifiées ou lamifiées, à fonction de décor, nommées stratifiés décoratifs. De manière connue, de tels stratifiés décoratifs se présentent sous la forme d'une plaque qui comporte généralement une partie nommée noyau, formé d'un assemblage de couches ou feuilles superposées en matériau fibreux cellulosique, le plus souvent en papier kraft, associé sur l'une de ses grandes faces, à une couche décorative, le plus souvent sous la forme d'un papier décoré. La (ou les) couche(s) constitutives de la couche(s) décoratives, présentent des couleurs ou des motifs décoratifs, est (sont) imprégnée(s) de résines mélamines et/ou recouvertes d'un revêtement de surface imprégné de résine mélamine. Les couches constituant le noyau sont imprégnées de résines phénoliques. Les différents éléments constitutifs de ces stratifiés décoratifs sont liés ensemble par un procédé dit haute pression décrit ci-dessous. La face de la plaque opposée à la couche décorative est, le plus souvent, rendue apte au collage sur support. Il est habituel de disposer, sur le papier décoratif, un revêtement de surface, assurant sa protection. Ce revêtement de surface est le plus souvent constitué d'une feuille de papier, dite overlay , en fibres de cellulose alpha imprégnées d'une résine mélamine-formaldéhyde thermodurcissable permettant de réaliser un revêtement transparent de protection, après thermocompression. De tels stratifiés décoratifs sont, par exemple, décrits dans les documents US 3,616,021 ou encore FR 2 267 206 au nom de la société FORMICA, auxquels, on pourra se référer pour plus de détails. Ces types de stratifiés décoratifs sont assez rigides et ne peuvent être mis en forme à température ambiante. De tels stratifiés sont préparés selon un procédé discontinu à haute pression et présentent, en général une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm. Le procédé haute pression consiste en l'application simultanée de chaleur (température 120 C) et d'une pression élevée déterminée (? 5 MPa), pour permettre le fluage, puis la polycondensation des résines thermodurcissables afin d'obtenir un matériau homogène non poreux (de masse volumique > 1,35g/cm3), dont la surface présente l'aspect requis. Une autre gamme de stratifiés décoratifs, cette fois-ci, préparée selon un procédé continu à plus faible pression, a été développée. Les stratifiés décoratifs obtenus par un tel procédé sont plus fins (le plus souvent d'une épaisseur de 0,25 à 0,6 mm), plus souples, mais présentent une résistance de surface, notamment aux agressions externes et aux produits chimiques, moins performante. Dans ce contexte, la présente invention se propose de fournir des stratifiés décoratifs beaucoup plus souples, qui puissent être mis en oeuvre à température ambiante, pour la réalisation de placage sur des formes courbées notamment. Un autre objectif de l'invention est de fournir un stratifié décoratif qui puisse être produit selon un procédé aisé, à faible coût et qui soit facilement usinable. Un autre objectif de l'invention est de proposer des stratifiés décoratifs qui présentent une stabilité dimensionnelle améliorée, notamment en cas de changement de température, ou en cas de changement des conditions d'humidité. Les stratifiés décoratifs selon l'invention se doivent donc de pouvoir être utilisés, non seulement sur des supports classiquement à base de bois, mais de façon innovante sur des supports de plâtre ou de métal. La présente invention a donc pour objet un stratifié décoratif souple comportant un noyau imprégné d'une résine thermodurcissable associé à une couche décorative, éventuellement recouverte d'un revêtement de protection, caractérisé en ce que le noyau comprend des fibres cellulosiques et des fibres de verre liées entre elles par un agent plastifiant. Le stratifié décoratif selon l'invention, présente, de préférence, l'une ou l'autre des caractéristiques ci-dessous, ou une combinaison quelconque de ces caractéristiques, lorsqu'elles ne s'excluent pas l'une l'autre : -le noyau est monocouche, les fibres de verre présentent une longueur supérieure ou égale à 4 mm, - les fibres de verre représentent de 10 à 20 %, de préférence de 16 à 17 %, de la masse totale du noyau avant imprégnation, - les fibres cellulosiques sont des fibres de cellulose, blanchies, écrues ou recyclées, éventuellement en mélange, les fibres cellulosiques représentent au moins 60 %, de préférence au moins 67 % de la masse totale du noyau avant imprégnation, l'agent plastifiant est de l'amidon, - l'agent plastifiant représente de 10 à 20 %, de préférence de 14 à 16 %, de la masse totale du noyau avant imprégnation, - le stratifié décoratif présente une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,4 mm, avantageusement de l'ordre de 0,3 mm, - sa densité est préférentiellement supérieure ou égale à 1,35, - sa combustion dégage un potentiel calorique qui se situe à des valeurs inférieures à 4,5 MJ/m2 il peut être mis en forme, à température ambiante (c'est-à-dire à une température comprise entre 18 et 25 C), à des rayons de courbure de 11 mm et plus et, par chauffage à une température supérieure ou égale 80 C, avec des rayons de courbure de 2,8 mm et plus, - son expansion thermique se situe, sur une plage de température de 20 à 100 C, entre 0 et 500 ppm (10-6mètre), La présente invention a également pour objet un procédé de préparation d'un stratifié décoratif tel que défini ci-dessus, dans lequel un empilement d'un noyau imprégné d'une résine thermodurcissable et d'une couche décorative, éventuellement recouverte d'un revêtement de protection, sont assemblés sous pression. De façon avantageuse, l'assemblage est réalisé à une température comprise entre 115 C et 195 C. De préférence, la pression appliquée est comprise entre 2 et 10 MPa. La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un stratifié 5 décoratif tel que défini ci-dessus, comme matériau de revêtement pour un support en bois, en plâtre, béton, béton cellulaire ou métal. La description qui va suivre, en référence aux figures annexées, va permettre de mieux comprendre l'invention. La fig. 1 représente une vue schématique en coupe des différents 10 constituants d'un stratifié conforme à l'invention. La fig. 2 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif permettant de préparer, simultanément, plusieurs stratifiés décoratifs. De façon classique, les stratifiés décoratifs I selon l'invention sont composés d'un noyau 1, d'une couche décorative 2, le plus souvent 15 recouverte d'un revêtement de protection 3, comme illustré fig. 1. L'originalité des stratifiés décoratifs conformes à l'invention est directement liée au noyau 1, et aux matériaux qui le constituent. Ce noyau 1 présente une composition atypique pour un stratifié décoratif. Il ne contient pas seulement des fibres de cellulose, mais également des fibres de verre et 20 un agent plastifiant, le plus souvent sous la forme d'un polymère organique. Les fibres de verre sont, de préférence, de longueur supérieure ou égale 4 mm. Leur proportion représente avantageusement de 10 à 20%, et de préférence de 16 à 17 %, de la masse totale du noyau avant imprégnation. Ces fibres de verre donnent sa rigidité et sa stabilité au nouveau stratifié 25 obtenu. Ces fibres de verre sont mélangées avec des fibres de cellulose, qui peuvent être de différentes qualités, notamment blanchies, écrues ou recyclées, éventuellement en mélange. La proportion de ces fibres dans le noyau représente avantageusement au moins 60%, de préférence au moins 30 67% de la masse totale du noyau avant imprégnation. La présence des fibres de verre permet d'obtenir une bonne stabilité dimensionnelle du stratifié et lui confère une bonne rigidité. Pour lier ces fibres et plastifier le support, un agent plastifiant est utilisé. Avantageusement, l'agent plastifiant représente de 10 à 20%, et de préférence de 14 à 16 %, de la masse totale du noyau avant imprégnation. De préférence, cet agent plastifiant est de l'amidon végétal. D'autres agents plastifiant peuvent être utilisés comme l'alcool polyvinylique, le sucre, l'acétoguanamine (6-méthyl 1,3,5-triazine 2,4-diyldiamine), le caprolactame, les thiourées. Cet agent plastifiant contribue à l'obtention des caractéristiques de souplesse du stratifié décoratif obtenu. Mais surtout, l'agent plastifiant permet d'améliorer le comportement du stratifié, à l'expansion thermique, dans une gamme de température de l'ordre de 20 à 100 C. Le stratifié décoratif selon l'invention présente des propriétés plastiques avantageuses. La présence de cet agent plastifiant influence également les caractéristiques de résistance mécanique, telles que la rigidité et la contrainte à la rupture du noyau 1 et du stratifié décoratif 1 obtenu avec un tel noyau 1. Le noyau 1 est imprégné d'une résine thermodurcissable. En particulier, la résine thermodurcissable utilisée donne aux stratifiés décoratifs I obtenus des caractéristiques de résistance mécanique, suivant les différentes sollicitations mécaniques auxquelles ils sont soumis. La résine d'imprégnation du noyau 1 est, de préférence, un mélange phénol/formaldéhyde, obtenu en milieu réactionnel basique. Cette résine contribue, aussi, à la possible mise en forme du stratifié fini. Le taux d'imprégnation du noyau avec la résine thermodurcissable est telle, que la masse de résine représente, avantageusement, de 34 à 40%, de préférence de 36 à 38% de la masse totale du noyau imprégné. Le noyau imprégné contient, de préférence, un pourcentage massique de 6-8 % de volatils (masse volatils / masse du noyau imprégné x 100), de préférence de 6,5 à 7,5%. Ce noyau est associé sur sa grande face 11 à une couche décorative 2. Le décor peut être uni de couleur ou correspondre à un motif ou dessin. Tout type de couche décorative utilisée dans l'art antérieur pourra être mise en oeuvre. On pourra, par exemple, utiliser un papier uni, un papier portant un décor rapporté ... Il est également possible que la couche décorative comprenne plusieurs feuilles, avec par exemple une feuille unie, jouant le rôle d'écran, pour opacifier le décor. Cette couche décorative peut être imprégnée, d'une résine thermodurcissable, avantageusement, avec une résine mélamine. Le papier imprimé est, par exemple, réalisé en héliogravure et son grammage est, de préférence, compris entre 65 et 100 g/m2. La couche décorative peut être recouverte d'un revêtement de surface. C'est en particulier le cas, lorsqu'elle n'est pas imprégnée avec une résine thermodurcissable, c'est alors, le revêtement de surface qui assure la protection. Le revêtement de surface peut être, soit un papier de faible grammage, nommé overlay , soit directement une couche de résine thermodurcissable transparente, du type mélamine. Un papier overlay est, en général, en fibres de cellulose alpha imprégnées d'une résine mélamine-formaldéhyde thermodurcissable. Un tel papier présente, de préférence, un grammage de 14 à 50 g/m2, et permet d'apporter la quantité de résine mélamine suffisante à la surface du stratifié pour obtenir les caractéristiques de résistance souhaitées conformes à la norme EN438. De plus, I Les stratifiés décoratifs, conformes à l'invention, peuvent être préparés par stratification sous haute pression. De manière générale, leur procédé de préparation s'effectue en quatre étapes : 1. l'imprégnation 2. l'empilage 3. la stratification 4. la finition L'imprégnation consiste à introduire dans les différentes couches devant être imprégnées, à savoir le noyau, la couche décorative et le revêtement overlay, la résine correspondante. L'imprégnateur est constitué d'une tête appelée dévidoir permettant de dérouler les bobines de papier, d'une tête d'imprégnation qui comporte une cuve de réception de la résine et un système permettant de quantifier la quantité de résine que l'on souhaite introduire par m2, d'un séchoir qui élimine la quantité de solvant apportée par la résine et d'un système qui met le support imprégné sous forme de feuilles ou de bobines. L'empilage consiste à superposer les différents éléments constitutifs du stratifié : le noyau 1, puis la couche décorative 2 et le revêtement 3, de façon à ce que la couche décorative soit positionnée entre le noyau 1 et le revêtement 3. La stratification permet d'assembler les différentes couches et est réalisée par thermocompression, le plus souvent dans une presse. La stratification est, avantageusement, réalisée à une température de 115 C à 195 C. La pression appliquée est, de préférence, comprise entre 2 et 10 MPa. Plusieurs stratifiés peuvent être fabriqués simultanément. Les empilements sont alors disposés de façon symétrique, par rapport à une feuille de séparation 4. La face 12 du noyau 1, opposée à la face décorée, de chaque empilement faisant face à la feuille de séparation, comme illustré fig. 2. Des panneaux ou tôles, par exemple, en inox, structurés ou non, peuvent être positionnés en face de la face décorée 2, de façon à ce que chaque overlay 3 soit en contact avec une tôle. Ces tôles donnent un état de surface au stratifié, qui peut être brillant ou structuré. Une étape de finition consistant en une opération de découpe des bordures du stratifié obtenu, est, le plus souvent réalisée, pour mettre le stratifié décoratif au format final. Les stratifiés décoratifs selon l'invention sont, de préférence, obtenus sous pressage à haute pression, mais leurs caractéristiques mécaniques diffèrent des stratifiés haute pression (HPL) et des stratifiés en continu (CPL) que l'on trouve sur le marché. Les stratifiés décoratifs, conformes à l'invention, présentent les avantages suivants : - ils présentent une qualité M1, c'est-à-dire qu'ils sont ininflammable, - ils présentent une capacité calorifique bien plus faible que les stratifiés de l'art antérieur. De façon avantageuse, un stratifié décoratif conforme à l'invention dégage, par sa combustion, un potentiel calorique mesuré selon la méthode I805660 qui se situe à des valeurs inférieures à 4,5 MJ/m2, - ils présentent une grande facilité de mise en oeuvre et un usinage aisé, ils peuvent être découpés avec des outils classiques, tels que cutter ou ciseau, - ils présentent la même résistance de surface que les stratifiés haute pression, - ils peuvent être mis en oeuvre à température ambiante, compte tenu de leur grande souplesse et de leur faible épaisseur. Il est possible de réaliser une mise en forme des stratifiés décoratifs selon l'invention, à température ambiante, avec des rayons de courbure de 11 mm et plus et, par chauffage à une température supérieure ou égale 80 C, avec des rayons de courbure de 2,8 mm et plus. Les stratifiés décoratifs selon l'invention pourront servir de matériau de revêtement pour différents types de supports à base de bois, mais également en plaque de plâtre, plâtre, béton cellulaire (SIPOREX), métal ... Les stratifiés décoratifs selon l'invention présentent une expansion thermique dans le sens de la longueur et également dans le sens travers, bien supérieure à celle des stratifiés de l'art antérieur. De façon avantageuse, leur expansion thermique mesurée selon la les normes ISO 11359-2: octobre1999 Plastiques-Analyse thermomécanique (TMA) - partiel: détermination du coefficient de dilatation thermique linéique et de la température de transition vitreuse, et ISO 11359-1 : 1999 Octobre 1999 Plastiques-Analyse thermomécanique (TMA) - partiel : principes généraux. Elle se situe, sur une plage de température de 20 à 100 C, entre 0 et 500 ppm (10-6mètre) Ces stratifiés décoratifs autorisent une large gamme d'utilisations pour l'agencement et la décoration du bâtiment, et notamment pour la réalisation de cloisons, portes, mobiliers de cuisine, salle de bain, bureau. Les stratifiés décoratifs de l'invention peuvent être mis en oeuvre, notamment dans la construction d'immeubles de grande hauteur, d'établissements recevant du public, grâce à ces performances de comportement au feu. Un exemple de réalisation d'un stratifié décoratif conforme à l'invention est donné ci-après à titre illustratif. Exemple de réalisation d'un stratifié décoratif conforme à l'invention : On utilise une feuille de papier de 130 g/m2, destinée à constituer le noyau du stratifié. Cette feuille de papier est composée de 68% en poids de fibres de cellulose blanchies, de 10 à 20% en poids d'amidon et delO à 20% en poids de fibres de verre de longueur minimale de 4 mm. Cette feuille de papier est imprégnée de résine phénolique, de façon à ce qu'après imprégnation, la masse de résine corresponde à 36-38% de la masse totale du papier imprégné, La masse totale du papier imprégné comprend de 6,5-7,5% de volatils. On utilise également une feuille de papier légère et translucide de 24 g/m2 de matière papetière, que l'on imprègne de résine mélamine, de façon à ce qu'après imprégnation, la masse de résine corresponde à 76 -78 de la masse totale du papier imprégné. La masse totale du papier imprégné comprend de 7 û 8% de volatils. Cette feuille de papier est communément appelée : overlay. Le stratifié décoratif est, alors, réalisé manuellement en empilant les feuilles ci-dessous selon le format que l'on souhaite et dans l'ordre ci- dessous, comme illustré fig. 1 : - un revêtement de surface 3, correspondant à la feuille overlay, imprégnée de résine mélamine, - un papier décoré 2, - un noyau 1, correspondant à la feuille de papier imprégnée de résine phénolique, - une feuille séparatrice 4 en propylène de 40 microns. Le revêtement de surface 3, le papier décoré 2, et le noyau 1 constitue un empilement II. La stratification est ensuite réalisée par conduction thermique obtenue à l'aide de plateaux métallique 5 et 6 perforés, pour permettre le passage d'un serpentin d'eau surchauffé, ces deux plateaux jouant le rôle de presse. Le cycle de cuisson du stratifié est, alors, réalisé par chauffage jusqu'à une température maximale inférieure à 130 C, puis un refroidissement du stratifié est opéré jusqu'à 65 C. Ce cycle thermique est réalisé sous une isobare de 6 à 8 MPa. Voire 4 à 5MPa. Une fois la stratification terminée, la feuille séparatrice 4 est enlevée. L'étape qui suit est la finition, qui consiste à éliminer les bavures de chaque côté du stratifié. Cela est réalisé à l'aide de scie, couteau ou toupie. Il n'y a pas d'étape de ponçage du stratifié sur la face 12 du noyau 1, opposée à la couche décorative 2. La fig. 2 illustre un empilement dans une presse entre deux plateaux 5 et 6, permettant la réalisation de plusieurs stratifiés I, simultanément, ce qui permet d'améliorer la productivité. Les feuilles de matelas 7 servent à limiter partiellement les défauts de stratification. Des tôles 8 en inox structuré ou non sont positionnées en face de la face décorée, de façon à ce que chaque overlay soit en contact avec une tôle. Dans la partie inférieure de la presse, une tôle support peut être insérée entre le plateau 6 et le matelas 7 et permettre ainsi d'assurer le déplacement des différents éléments du haut vers le bas. REVENDICATIONS 1 - Stratifié décoratif (I) souple comportant un noyau imprégné (1) d'une résine thermodurcissable associé à une couche décorative (2), éventuellement recouverte d'un revêtement de protection (3), caractérisé en ce que le noyau (1) comprend des fibres cellulosiques et des fibres de verre liées entre elles par un agent plastifiant. 2 - Stratifié décoratif (I) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau (1) est monocouche. 3 - Stratifié décoratif (I) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les fibres de verre présentent une longueur supérieure ou égale à 4 mm. 4 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fibres de verre représentent de 10 à 20 %, de préférence de 16 à 17 %, de la masse totale du noyau (1) avant imprégnation. 5 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques sont des fibres de cellulose, blanchies, écrues ou recyclées, éventuellement en mélange. 6 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fibres cellulosiques représentent au moins 60 h, de préférence au moins 67 %, de la masse totale du noyau avant imprégnation. 7 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'agent plastifiant est de l'amidon. 8 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agent plastifiant représente de 10 à 20 %, de préférence de 14 à 16 %, de la masse totale du noyau avant imprégnation. 9 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,4 mm, avantageusement de l'ordre de 0,3 mm. 10 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que sa densité est supérieure ou égale à 1,35. 11 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que sa combustion dégage un potentiel calorique qui se situe à des valeurs inférieures à 4,5 MJ/m2. 12 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il peut être mis en forme, à température ambiante, avec des rayons de courbure de 11 mm et plus et, par chauffage à une température supérieure ou égale 80 C, avec des rayons de courbure de 2,8 mm et plus. 13 - Stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 12, 10 caractérisé en ce que son expansion thermique se situe, sur une plage de température de 20 à 100 C, entre 0 et 500 ppm (10-6 mètre). 14 - Procédé de préparation d'un stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'un empilement (II) d'un noyau (1) imprégné d'une résine thermodurcissable et d'une couche décorative (2), 15 éventuellement recouverte d'un revêtement de protection (3), sont assemblés sous pression. 15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'assemblage est réalisé à une température comprise entre 115 C et 195 C. 16 - Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que 20 l'assemblage est réalisé à une pression appliquée comprise entre 2 et 10 MPa. 17 - Utilisation d'un stratifié décoratif (I) selon l'une des revendications 1 à 13 comme matériau de revêtement pour un support en bois, en plâtre, béton, béton cellulaire ou métal.