Brevet FR2910508A1 — publié le 20080627

La présente invention concerne un panneau de parement à base de plâtre présentant une face décorée. Un panneau de parement à base de plâtre, également nommé plaque de parement à base de plâtre, est une plaque composite comportant une couche principale centrale en plâtre liée sur chacune de ses grandes faces à une couche d'épaisseur moindre en carton. De telles plaques sont utilisées, par exemple, pour réaliser des parois, des cloisons, des plafonds, des doublages, etc.... De tels panneaux à base de plâtre sont, par exemple, commercialisés sous les marques Gyplat, Sheetrock, LAFARGE, Placoplatre ou Gyproc. Afin, de pouvoir positionner le panneau à base de plâtre, il est, par exemple, nécessaire de mettre en place une ossature à base de profilés métalliques, par fixation sur un sol, un plafond et des murs latéraux porteurs, ainsi que des profilés métalliques verticaux emboîtés dans les profilés au sol et au plafond et disposés à entraxe régulier, puis de venir visser sur cette ossature des plaques de plâtre, de chaque côté de cette ossature. L'espace laissé libre entre les plaques de parement peut être rempli d'un matériau absorbant tel de la laine de verre ou de la laine de roche. Néanmoins, les panneaux à base de plâtre ne présentent pas, en général, un aspect de surface satisfaisant, de sorte qu'une opération ultérieure de recouvrement par un revêtement décoratif, de type peinture ou papier peint doit être prévue. Dans des solutions antérieures, il a été proposé de recouvrir de tels panneaux, préalablement à leur positionnement, par exemple avec du papier vinyl ou de la peinture. Néanmoins, de tels revêtements ne présentent pas des propriétés de surface offrant une résistance mécanique suffisante pour supporter les différentes manipulations ultérieures. Même lorsque la plus grande précaution est mise en oeuvre lors de la pose, de tels panneaux ne sont pas adaptés pour être utilisés sans autre traitement dans des lieux publiques ou de grand passage. Aussi, l'inventeur se propose de fournir un nouveau panneau à base de plâtre qui soit déjà porteur d'un décor, et qui permette ainsi de réaliser directement une cloison, mur ou plafond présentant la finition souhaitée, mais qui présente également des propriétés améliorées de résistances mécaniques et chimiques de surface. Le panneau proposé se doit également de présenter une bonne réaction au feu. 2910508 2 Dans ce contexte, la présente invention a pour objet un panneau de parement à base de plâtre, notamment destiné à être utilisé pour la réalisation de murs, cloisons ou plafonds, comportant une âme de plâtre dont chacune des grandes faces est associée à une feuille de carton caractérisé en ce que l'une des 5 feuilles de carton est associée à une feuille de papier à fonction de décor pour la plaque de plâtre, ladite feuille de papier étant imprégnée d'une résine à base de mélamine qui assure la liaison entre la feuille de carton et la feuille de papier. Le panneau de parement à base de plâtre selon l'invention est donc mélaminé sur une de ses grandes faces. 10 La description qui suit, en référence aux Figures annexées, permet de mieux comprendre l'invention. La Figure 1 illustre un panneau conforme à l'invention et la Figure 2 une installation pour la réalisation d'un papier décor utilisé pour la fabrication d'un tel panneau. 15 Comme illustré Figure 1, le panneau I selon l'invention comporte une première partie 1 constituée d'une âme 2 en plâtre liée, sur chacune de ses grandes faces, à une feuille 31 et 32 de carton solide et durable pour former une plaque plane et rectangulaire. La nature et les caractéristiques des feuilles en carton peuvent varier selon l'application propre à chaque type de plaque, et l'âme 20 peut comporter des additifs qui lui confèrent des propriétés supplémentaires. Les bords longitudinaux sont, de préférence, également recouverts de carton et profilés pour s'adapter à l'application envisagée. Cette première partie 1 peut être constituée par tout type de panneau ou plaque à base de plâtre, disponible dans le commerce. On pourra, par exemple, utiliser les panneaux disponibles sous la 25 marque LAFARGE ou les marques précédemment citées, les BA et BD de différentes épaisseurs, tels que 13 mm ; 10 mm, 15 mm, 18 mm, 23 mm, 6 mm ... Le panneau I comporte une deuxième partie, à savoir, un papier décoré 4 imprégné d'une résine à base de mélamine. Ce papier décoré est intimement lié à l'une des feuilles 31 de carton sur sa face opposée à l'âme 2 de plâtre. Le papier 30 mélaminé 4 joue donc le rôle de revêtement de surface du panneau de parement I à base de plâtre selon l'invention. Le papier utilisé est, le plus souvent, à base de fibres de cellulose et de charges minérales. Il peut être teinté dans sa masse pour l'obtention d'un décor uni, ou encore imprimé selon un motif défini, par 2910508 3 exemple pour imiter le bois, la pierre, ou selon un motif fantaisie. L'impression du papier est, par exemple, réalisée selon le procédé héliogravure. Notamment, tout type de papier mélaminé utilisé dans le domaine des stratifiés décoratifs pourra être mis en oeuvre. Le papier à fonction de décor présente, par exemple, un 5 grammage, de 65 à 150 g/m2 avant son imprégnation, de préférence, compris entre 65 et 100 g/m2. Pour assurer la qualité de surface et les propriétés recherchées de résistances mécanique et chimique, l'imprégnation du papier avec une résine à base de mélamine est réalisée à coeur. L'imprégnation est réalisée, de façon à ce 10 que la masse de résine représente de 50 à 70 % de la masse du papier imprégné obtenu après séchage et avant stratification. Un tel taux d'imprégnation est celui des papiers décoratifs notamment utilisés dans la gamme des produits décoratifs commercialisés par la société Polyrey. L'imprégnation de la feuille de papier à fonction de décor est, par exemple, réalisée, par trempage du papier décoré, sous 15 forme de feuille ou d'une bande de papier circulant en continu, dans un bain de résine à base de mélamine. En sortie du bain, le papier décoré est ainsi imbibé à coeur avec la résine à base de mélamine. La quantité de résine qui imprègne le papier décoré peut être réglée, selon toute technique bien connue de l'homme de l'art, par exemple par calibrage ou dosage. La résine à base de mélamine sera, de 20 préférence, un mélange mélamine/formol ou mélamine/urée/formol. Les quantités des différents monomères sont ajustées pour permettre la polycondensation de la résine, lors de l'étape ultérieure de stratification. On pourra notamment utiliser les papiers décorés imprégnés classiquement mis en oeuvre dans le domaine des stratifiés décoratifs. La mélamine est principalement utilisée pour ses propriétés de 25 résistance mécanique et chimique de surface et de transparence. De façon avantageuse, une résine mélamine-formol, dont le rapport molaire formol/mélamine est situé dans la gamme allant de 1,5 à 2,5, est utilisée. L'utilisation d'un mélange mélamine/urée/formol permet de réduire le coût de la résine d'imprégnation à base de mélamine. Dans ce cas, on utilise, de façon 30 avantageuse, une résine mélamine/urée/formol, dont le rapport molaire formol/(mélamine+urée) est situé dans la gamme allant de 1,5 à 2,5, par exemple, avec 5 moles de formaldéhyde pour 1 mole de mélamine et 1 mole d'urée. La quantité d'urée est, de préférence, limitée de sorte que le rapport 2910508 4 molaire mélamine/urée soit supérieur ou égal à 1, car sa présence a tendance à diminuer les caractéristiques de résistance mécanique (notamment à la rayure et à l'abrasion) et la tenue à l'eau. L'imprégnation de la feuille de papier décorée est réalisée, de façon à 5 obtenir, après imprégnation, une masse de résine d'imprégnation à base de mélamine, par m2 de papier imprégné, de 65 g/m2 à 350 g/m2, dont, de préférence, environ 4 à 30 g/m2 sont constitués de matières volatiles, tel que solvant ou autres. La présence de composés volatils permet à la résine de bien fluer en surface et autorise ultérieurement une bonne adhésion entre la feuille de 10 papier décor imprégnée de résine mélamine et la feuille de carton associée à l'âme de plâtre, lors de l'étape ultérieure les associant. La quantité de matières volatiles est éliminée lors de l'étape ultérieure de stratification, par exemple réalisée sous presse. Sur le panneau de parement à base de plâtre, conforme à l'invention, la 15 résine à base de mélamine (c'est-à-dire de résine obtenu après stratification et donc après élimination des volatils) est, de préférence, présente à raison de 60 à 330 g/m2. La masse de mélamine représente, de préférence, au moins 60% de la masse totale de résine à base de mélamine, ce pourcentage étant donné en référence à la résine sèche et réticulée présente sur le panneau de parement 20 revendiqué, ce pourcentage étant, de préférence de 90 à 95% dans le cas d'une résine mélamine/formol. Un panneau I selon l'invention est, par exemple, illustré Figure 1. L'association des deux parties (panneau à base de plâtre 1 et papier décoré 4) est, par exemple, obtenue par stratification réalisée dans une presse à chaud. Le 25 chauffage permet à la résine à base de mélamine d'assurer la liaison entre le panneau à base de plâtre et le papier décoré. Cette liaison est facilitée par le fluage de la résine d'imprégnation, qui est favorisé par la présence de composés volatils dans la résine d'imprégnation à base de mélamine utilisée pour imprégner le papier décor. Les composés volatils représentent de 5 à 8%, de préférence de 6 30 à 7%, et préférentiellement environ 6,5% de la masse de la résine d'imprégnation utilisée pour imprégner le papier décor. Ces volatils sont éliminés lors de l'étape de stratification et ne sont donc plus présents dans le panneau de parement selon l'invention. Le procédé mis en oeuvre est proche de celui utilisé pour les panneaux 2910508 5 à base de bois surfacés mélaminés conformes à la norme EN 14322, mais la température et la pression mise en oeuvre doivent être adaptées au panneau de parement à base de plâtre. De façon avantageuse, on utilisera une température de 150 à 200 C, et de préférence de 185 à 187 C. La pression mise en oeuvre est, 5 avantageusement, de l'ordre de 100 à 300 kPa. Cette étape de stratification entraîne la polycondensation de la résine à base de mélamine. Pour permettre une industrialisation et une fabrication en continu du panneau de parement à base de plâtre présentant une face décorée, un système automatisé est, de préférence, mis en oeuvre, notamment pour l'acheminement de 10 la plaque à base de plâtre et le positionnement de la feuille de papier mélaminée sur la plaque à base de plâtre. Le panneau à base de plâtre, à face décorée selon l'invention, pourra être utilisé pour tout type d'agencement et d'aménagement intérieur, tels qu'en cloisons et plafonds dans les bâtiments. 15 Il combine, notamment, les différentes propriétés suivantes : - un tel panneau, de part sa légèreté et sa découpe aisée, notamment au cutter, est très facile à mettre en oeuvre, - il possède d'excellentes propriétés de réaction au feu, - il est recyclable, 20 - il est possible de décliner une large gamme de décor, avec un grand choix de coloris, d'aspect de surface de type mat, structuré ... Ce nouveau panneau de parement à base de plâtre, à surface mélaminée décorée, offre des caractéristiques intéressantes de résistances de surface mécanique et chimique bien supérieures à un panneau à base de plâtre revêtu de 25 papier décor, papier vinyl, finish foil, peinture, toile de verre, non tissé, ... En effet, le revêtement décoré stratifié permet au panneau obtenu de résister aux agressions chimiques telles que certains acides, bases alcool, notamment listés dans la norme EN438 des stratifiés décoratifs. La surface en papier mélaminé confère également au panneau obtenu des propriétés de 30 résistance mécanique, en particulier à l'abrasion, la rayure, les chocs que conformément à la norme EN438 des stratifiés décoratifs. 2910508 6 Le panneau selon l'invention présente également un très bon comportement de réaction au feu, et notamment correspondant au classement B-S1-DO selon la norme européenne EN13823 :2002. Par ailleurs, le panneau de parement selon l'invention obtenu ci-après 5 présente un pouvoir calorifique supérieur moyen exprimé en MJ/Kg d'échantillon de 0,9 MJ/Kg (NF EN IS01716). Le panneau de parement selon l'invention est donc parfaitement adapté aux usages intérieurs dans les immeubles de grande hauteur et bien évidemment pour les établissements recevant du public. Les préparations ci-après illustrent l'invention, mais n'ont aucun caractère 10 limitatif. PREPARATION A Fabrication de papiers décorés imprégnés de résine mélamine Pour la réalisation de l'imprégnation des papiers décoratifs imprimés ou unis, 15 La résine mélamine préparée comme suit a été utilisée : Un rapport molaire de formaldéhyde sur mélamine de 2 est utilisé avec du E-caprolactame en rapport molaire sur mélamine de 0,075. Dans un réacteur muni d'un agitateur et équipé d'une double enveloppe pour permettre de chauffer et de refroidir, du formol (de chez CASCONOBEL ou de 20 DERIVADOS de titre massique à 50 % dans l'eau ramené par dilution avec de l'eau à 42 %). De l'eau adoucie est additionnée, à raison de 22,53 % (m/m) par rapport à la masse de formaldéhyde dilué introduit. Simultanément, de l'alcool polyvinylique dilué à 3,2 % +/- 0,1, au préalable dans de l'eau adoucie, est ajouté. La proportion de cet alcool correspond à 0,71 % (m/m) de la masse de 25 mélamine utilisée. Une solution aqueuse de sulfite de sodium de titre massique à 20 % est additionnée pour ajuster le PH à 25 C à 9,2 +/- 0,1. Ensuite, les quantités totales de mélamine et de E-caprolactame (de chez UNIVAR), sous forme solide, sont solubilisées dans le mélange réactionnel. Puis, le mélange réactionnel est chauffé très rapidement à la température de palier de 30 93 C +/- 1. Le temps de palier est maintenu de façon à obtenir une diluabilité de 1,3 +/- 0,1 par rapport à un volume de résine prélevé dans le réacteur et ramené à 20 C. Une telle diluabilité est atteinte lorsque l'ajout à 20 C de 39m1 d'eau à 30ml de résine prélevés du réacteur et refroidis à 20 C, entraîne un trouble du 2910508 7 prélèvement. La fin de la condensation de la résine étant atteinte, le mélange réactionnel est refroidi à 55 C et les produits suivants sont ajoutés : - du type di-éthylène glycol de chez SABIK, jouant le rôle solvant et filmogène, à raison de 4,25 % (m/m) par rapport à la masse de résine telle 5 quelle dans le réacteur , - du Moldwitz de chez WURTZ ; agent démoulant pour résine mélamine, à raison de 0,13 % (m/m) par rapport à la masse de résine telle quelle dans le réacteur, - du Disponil de chez CALDIC, agent mouillant pour résine mélamine, 10 à raison de 0,20 % par rapport à la masse de résine telle quelle dans le réacteur. Un accélérateur est également additionné juste avant l'imprégnation, afin d'éviter une évolution trop rapide de la résine à raison de 1,5 % par rapport à la masse de résine telle quelle dans le réacteur. L'accélérateur utilisé est. un mélange 15 d'acide sulfamique de triéthanolamine et d'amino-méthyl-propanol dans un rapport molaire 1/1/1,24 qui présente un PH de 8,2 +/- 0,3 à 20 C. La résine mélamine obtenue présente les caractéristiques suivantes : - une viscosité Brookfield à 25 C de 60m PAS/s +/- 3 - la quantité de matière sèche présente dans la résine est 52% +/- 2, 20 la mesure est à l'aide d'un appareil permettant simultanément de chauffer et de peser la perte de masse, et ainsi de déterminer la perte de matières volatils pendant le temps de chauffage. Le chauffage est réalisé à 180 C, jusqu'à stabilisation de la perte de masse. - un PH à 20 C de 9, 4 +/- 0,2. 25 PREPARATION B Imprégnation d'un papier décor uni ou imprimé en résine mélamine : L'imprégnation est réalisée à l'aide de l'installation illustrée Figure 2. Une telle installation comprend : 30 - une cuve 10 pour la résine, - une paire de rouleaux calibreurs 11, - un séchoir 12 un système de refroidissement 13, et 2910508 8 - une coupeuse 14. Comme indiqué sur Figure 2, le papier à imprégner est trempé dans un bain de résine (cuve 10) avec une étape de pré-imprégnation. Ensuite la quantité de résine est ajustée grâce aux rouleaux calibreurs 11. Le papier qui a reçu la 5 quantité de résine souhaité est ensuite séché dans un séchoir 12 à air chaud soufflée. Enfin, la feuille de papier imprégné est refroidie à l'aide de rouleaux refroidisseurs 13 et mise au format à l'aide d'une coupeuse 14 de type rotative. Les paramètres suivants sont utilisés pour l'étape d'imprégnation : >Température des bains de résine mélamine : 35 C+/- 2 10 >Température des zones du séchoir, il y a 5 zones programmées de la façon suivante : zones 120 C, zone2 140 C, zone 3 160 C, zone 4 140 C, zone 5 120 C >La vitesse de défilement du papier est réglée en fonction de la capacité de séchage du séchoir. 15 Le réglage de la charge de résine est effectué avec les rouleaux calibreurs qui en fonction de l'écartement entre le rouleau supérieur et inférieur permettent d'augmenter et de diminuer la quantité de résine à mettre dans la feuille de papier. Le taux de résine est calculé de la façon suivante : 20 C% est le pourcentage de résine demandé et f est le grammage en gr/m2 de la feuille à imprégner ; nous avons donc : taux de résine en gr/m2= ((1/1-C%)-1)*f L'imprégnation est réalisée sur un papier décor de 80 g/m2 avant imprégnation que l'on charge à un taux de résine de 55 % par rapport au poids du 25 papier décor sortie de l'imprégnateur et avant stratification. En sortie de l'imprégnateur, la feuille imprégnée présente une masse surfacique de 178 g/m2, avec une masse de résine de 98 g/m2 dont 6,5% (représentant 6,37 g/m2) de cette masse correspond à des composés volatils permettant d'assurer le fluage en surface, nécessaire pour obtenir une bonne adhésion sur le support plaque de 30 plâtre. 2910508 9 PREPARATION C Stratification du papier décor imprégné de résine mélamine obtenu sur la plaque de plâtre : Pour la stratification, une presse à plateaux chauffant est utilisée, avec les 5 paramètres suivants : Température des plateaux chauffants (inférieur et supérieur) : 186 C Pression appliquée sur le produit : 1,5 Kg/cm2 (150 KPa) Durée de stratification : 20 secondes Le panneau de parement obtenu présente les caractéristiques présentées dans le 10 TABLEAU 1 ci-après : TABLEAU 1 _ Panoprey plâtre Qualité STD Epaisseur 12,5 Caractéristiques Méthode de contrôle Unité Tolérance d'épaisseur NF P72-302 mm +/-0,5 Tolérance NF P72-302 mm +0/-5 Sur longueur et largeur mm/m 3 Sur équerrage Défauts d'aspect surface NF EN 14323 mm2/m2 Points 5 2 - ponctuels mm2/m2 Longueur 20 - linéaires Résistance à l'abrasion NF EN 14323 Classe Unis : 3A Imprimés : 1 Résistance à la fissuration NF EN 14323* Degré 3* Résistance à la rayure NF EN 14323 N 1,5 Résistance au choc ù Test à la NF P72-302 Hauteur mm 500 bille de 500 g Diamètre 20 d'impact mm Résistance aux tâches NF EN 14323 Niveau 3 Solidité couleur à la lumière NF EN 14323 Etalon de 6 artificielle laine bleue Euroclasse NF EN 13823 Classement B-S1-D0(M1) Pouvoir calorifique supérieur EN ISO 1716 MJ/m2 10,72** Masse volumique NF P72-302 Kg/m3 680-730 Résistance en flexion NF P72-302 daN Sens long : 90 Sens travers : 22 Niveau résistance aux tâches Niveau solidité lumière 1-5 : 1-3 : 1 : dégradation superficielle 6 : élevé 3 : changement modéré 4 : faible changement visible sous certains angles 5 : pas de changement visible Légende Classe résistance à l'abrasion Degré de fissuration 1-4 : 1 : faible 2 : moyen 3 A et B : élevé 4 : très élevé 15 20 1-5 : 1 : fissuré 2 : petites fissures 3 : fissures capillaires 4 : fissures capillaires isolées 5 : sans fissure 2910508 10 * test effectué selon la norme EN 14323 à une température de 40 C car les préconosations d'utilisation des plaques de plâtre imposent une température ambiante inférieure à 45 C ** cette valeur correspond à la valeur totale de la plaque ce qui est bien 5 inférieur à 21MJ/m2 valeur limite haute pour un usage dans les immeubles de grande hauteur NF P72-302 : plaques de parement en plâtre û définition, exigences et essais NF EN 14323 : panneaux à base de bois û panneaux surfacés mélaminés pour 10 usages intérieurs û partie 2 : méthodes d'essai NF EN 13823 : essais de réaction au feu des produits de construction û produits de construction exposés à une sollicitation thermique provoquée par un objet isolé en feu EN ISO 1716 : essais de réaction au feu des produits de construction û 15 détermination de la chaleur de combustion. REVENDICATIONS 1 - Panneau de parement à base de plâtre, notamment destiné à être utilisé pour la réalisation de murs, cloisons ou plafonds, comportant une âme de plâtre dont chacune des grandes faces est associée à une feuille de carton caractérisé en ce que l'une des feuilles de carton est associée à une feuille de papier jouant le rôle de décor pour la plaque de plâtre, ladite feuille de papier étant imprégnée d'une résine à base de mélamine qui assure la liaison entre la feuille de carton et la feuille de papier. 2 - Panneau de parement selon la revendication 1 caractérisé en ce que la 10 résine à base de mélamine est un mélange mélamine/formol, mélamine/urée/formol 3 - Panneau de parement selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la masse de résine à base de mélamine par m2 est comprise dans la gamme allant de 60 à 330 g/m2. 15 4 - Panneau de parement selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la masse de mélamine représente, de préférence, au moins 60% de la masse totale de résine à base de mélamine, ce pourcentage étant, de préférence de 90 à 95% dans le cas d'une résine mélamine/formol. 5 - Panneau de parement selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en 20 ce qu'il est obtenu par stratification d'une âme de plâtre dont chacune des grandes faces est associée à une feuille de carton et d'une feuille de papier, jouant le rôle de décor pour la plaque de plâtre, imprégnée d'une résine à base de mélamine, à une température de 150 à 200 C, et de préférence de 185 à 187 C. 6 - Panneau de parement selon la revendication 5 caractérisé en ce que la 25 stratification est réalisée à une pression de l'ordre de 100 à 300 kPa. 7 - Procédé de fabrication d'un panneau de parement à base de plâtre, notamment destiné à être utilisé pour la réalisation de murs, cloisons ou plafonds, comportant une âme de plâtre dont chacune des grandes faces est associée à une feuille de carton, l'une des feuilles de carton étant associée à une feuille de papier 30 à fonction de décor pour la plaque de plâtre, ladite feuille de papier étant imprégnée d'une résine à base de mélamine qui assure la liaison entre la feuille de carton et la feuille de papier, caractérisé en ce que la liaison entre la feuille de 2910508 12 carton et la feuille de papier à fonction de décor est réalisée par une étape de stratification à chaud. 8 - Procédé de fabrication selon la revendication 7 caractérisé en ce que la stratification est réalisée à une température de 150 à 200 C, et de préférence de 5 185 à 187 C. 9 - Procédé de fabrication selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que la stratification est réalisée à une pression de l'ordre de 100 à 300 kPa. - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que la stratification est précédée d'une étape d'imprégnation du papier à 10 fonction de décor, dans un bain de résine d'imprégnation à base de mélamine, comprenant de préférence, un mélange mélamine/formol ou mélamine/urée/formol 11 Procédé de fabrication selon l'une des revendications 7 à 10 caractérisé en ce que la masse de résine d'imprégnation représente de 50 à 70 % de la masse de la feuille imprégnée de papier, à fonction de décor, obtenue avant stratification. 12 Procédé de fabrication selon l'une des revendications 7 à 11 caractérisé en ce que l'étape d'imprégnation est réalisée de façon à obtenir, après imprégnation, une masse de résine d'imprégnation à base de mélamine par m2 de feuille de papier à fonction de décor, comprise dans la gamme allant de 65 g/m2 à 350 g/m2, dont, de préférence, 4 à 30 g/m2 sont constitués de matières volatiles.