Brevet FR3091187A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE VERNISSAGE D'UN REVÊTEMENT DE SOL OU MUR Domaine technique [0001] La présente invention concerne le secteur technique des procédés de vernissage des surfaces de revêtements de sol et mur destinés à être en contact avec l'utilisateur. Art antérieur [0002] Dans le domaine des revêtements de sol et mur, il est connu de déposer une couche de vernis en surface du revêtement de manière à lui apporter des propriétés de résistance à l'encrassement, de brillance et de durabilité, notamment de résistance à la rayure. Une autre fonction du vernis est de protéger le grainage présent sur la couche de surface du revêtement contre l'usure. [0003] Des techniques classiques consiste à utiliser un vernis à base de polyuréthane réticulé. [0004] Le brevet EP 2 154 184 du demandeur, décrit une méthode permettant de diminuer la brillance d'une couche de vernis disposé en couche mince d'une épaisseur comprise entre 8 et 2f4.tm. Cette méthode comprend : [0005] - une étape de pré-densification du vernis par rayonnements ultraviolet à des niveaux de rayonnement entre 100 et 800 J/cm2 pour des longueurs d'ondes comprises entre 200nm et 400nm ; [0006] - une première étape de réticulation consistant à exposer la couche pré-densifiée sous un rayonnement monochromatique de type excimère ; [0007] - une seconde étape de réticulation sous rayonnements ultraviolet. [0008] Cette méthode n'apporte cependant pas satisfaction en terme de brillance, de ré- sistance à l'encrassement et de rugosité. Notamment, les fabricants de revêtements de sol et mur sont à la recherche de vernis très mats et pouvant présenter un toucher « doux ». [0009] D'autre part, la dépose d'un vernis en couche mince à tendance à dégrader l'aspect du grainage en surface du revêtement et donc son réalisme. Cet aspect est particulièrement gênant dans le cas de procédé de vernissage de revêtements obtenus à partir de matières synthétiques telle que le polychlorure de vinyle (PVC). Il est ainsi constaté que le taux d'exploitation d'un grain, correspondant à la profondeur de l'outil de grainage par rapport à la profondeur du grain sur le revêtement, est généralement diminué après l'étape de vernissage. En effet le vernis déposé a naturellement tendance à combler les zones creuses et à s'amincir sur les pics du grain ce qui « lisse » la surface du revêtement. Des défauts de vernis tel que du cordage peuvent également ap- 2 paraitre sur des grains très accentués, notamment d'une profondeur supérieure à 100 pm. [0010] Un des moyens connus pour remédier à ce problème consiste à déposer un vernis en gouttelettes, notamment à l'aide de techniques similaires à celles utilisées en impression par jet d'encres. Dans ces techniques l'encre est remplacé par le vernis, celui-ci étant projeté en gouttelettes de l'ordre de 3 à 20 picolitres par de multiples buses portées par une tête d'impression. Les gouttelettes sont projetées sur le substrat à recouvrir selon un motif défini numériquement, le motif pouvant être à plat, dans le plan du substrat s'étendant selon deux axes (X, Y), ou tridimensionnel de manière à obtenir un relief selon trois axes (X, Y, Z). Cependant, ces techniques ne permettent pas d'obtenir une matité de vernis satisfaisante. La principale limitation de ces procédés vient notamment du fait que l'incorporation d'agents matant dans le vernis n'est pas envisageable, ces agents ayant tendance à obstruer les buses des têtes d'impression. De ce fait, la brillance d'un vernis déposé en gouttelette par un procédé d'impression jet d'encre et qui n'aurait pas subi de traitement ultérieur est généralement supérieure à 90 unités de brillante (UB). [0011] D'autres techniques permettant de diminuer la brillance, telles que celle présentées dans le brevet EP 2 154 184 précédemment exposé, ne sont pas directement compatibles avec des vernis déposés en gouttelette par des procédés d'impression jet d'encre. En effet, la viscosité de ces vernis est trop faible pour réagir uniformément sous un rayonnement monochromatique excimère selon le procédé présenté. Le vernis directement exposé sous ce type de rayonnement montre des points brillants répartis de façon aléatoire sur l'ensemble de la surface ce qui est rédhibitoire pour le consommateur. [0012] Enfin, les procédés de vernissage de l'art antérieur ne permettent pas de garantir une dépose et une réticulation du vernis suffisante pour obtenir un effet barrière de la couche de vernis aux composés organiques volatiles. Exposé de l'invention [0013] L'invention a pour but de proposer un procédé de vernissage d'un revêtement de sol ou mur permettant d'obtenir un vernis plus mat tout en conservant une bonne résistance à l'encrassement et une rugosité satisfaisante, notamment sur des grains de 50 à 1000 gm de profondeur. [0014] L'un des buts de l'invention est notamment de proposer un procédé de vernissage permettant d'obtenir une couche de vernis mat voire très mat, notamment un vernis présentInt une brillance de 1 à 13 unités de brillant (UB), préférentiellement de 1 à 7 UB, plus préférentiellement de 1 à 3 UB mesuré selon la norme ISO 2813 à 60°. [0015] Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de vernissage permettant 3 d'obtenir un vernis au toucher « doux » notamment une couche de vernis dont la surface présente une crispation très fine, pouvant être caractérisée par une distance entre deux sillons de l'ordre de 3 à 6pm. [0016] Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de vernissage permettant d'obtenir une couche de vernis présentant une structure en relief. [0017] Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de vernissage permettant d'obtenir une couche de vernis pouvant présenter de fortes variations d'épaisseur, notamment une couche de vernis dont l'épaisseur varie entre 61.1m et lmm voire entre 6 et 200pm. [0018] Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de vernissage permettant d'obtenir une couche barrière aux composés organiques volatiles. [0019] Dans ce but, l'invention concerne un procédé de vernissage d'un revêtement de sol ou mur, comprenant au moins des étapes consistant successivement à : [0020] a) Déposer une première couche de vernis présentant une épaisseur inférieure à 1 mm sur le revêtement, [0021] b) Exposer le vernis à un rayonnement ultraviolet sous lampe LED de manière à le faire pré-réticuler, [0022] c) Exposer le vernis à un rayonnement monochromatique de type cxci mère sous at- mosphère inerte de manière à crisper sa surface, [0023] d) Exposer le vernis à un rayonnement ultraviolet sous lampe UV de manière à le faire entièrement réticuler, notamment dans son épaisseur. [0024] Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une couche de vernis présentant une brillance faible comprise entre 1 à 13 unités de brillant (UB), préférentiellement de 1 à 7 UB voire entre 1 et 3 UB. [0025] Par « LED » on entend l'acronyme en langue anglaise signifiant Light Electronic Device, ou Diode Electro Luminescente (DEL) en langue française. [0026] Par crispation on entend une réticulation de la surface obtenue par exposition à un rayonnement monochromatique excimère. [0027] Par pré-réticuler on entend une réticulation partielle du vernis dans son épaisseur, c'est-à-dire qu'une partie du vernis déposé reste humide. [0028] Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une surface micro structurée avec une crispation très fine caractérisée par une distance entre deux sillons de l'ordre de 3 à 6pm. Cette finesse de crispation permet d'obtenir un effet doux au toucher. [0029] Plusieurs types de LED sont utilisables dans le procédé selon l'invention. Géné- ralement, la ou les LED(s) utilisées présentent un spectre d'émission compris entre 365 à 420 nm, il est cependant préférable d'utiliser des LED présentant un unique pic d'émission, par exemple un pic d'émission à 395 nm. L'exposition à un rayonnement UV issu d'une lampe LED en amont d'une étape de crispation par exposition à un rayonnement excimère permet de niveler les crispations du vernis et dc le tendre et cc même sur des grains très prononcés. [0030] Les lampes UV classique, n'utilisant pas de LED, pouvant être utilisées selon l'invention sont notamment les lampes du type à vapeur de mercure, mais également les lames à émetteurs dits dopés (type Fer, Plomb, Gallium, Gallium-Indium). Ces lampes émettent généralement selon un spectre s'étendant entre 200 nm et 400 nm. [0031] Les lampes de type excimère sont conçues pour émettre un rayonnement mono- chromatique à partir d'une ou de plusieurs sources ou micro sources afin d'adresser des radiations sur des matériaux permettant entre autre la réticulation d'un film liquide, l'activation énergétique de surface ou la destruction des microorganismes ou des bactéries. L'exposition à un rayonnement monochromatique de type excimère sous atmosphère inerte peut par exemple être réalisé en présence d'azote (N,). L'invention peut particulièrement être mise en oeuvre en utilisant un rayonnement cxci mère à 172 nm obtenu au moyen d'une lampe utilisant du Xénon. [0032] L'invention peut être mise en oeuvre sur tous types de revêtements de sol ou mur, notamment et de façon non limitative des revêtements de sol ou mur réalisés à partir de matières plastiques tel que le polychlorure de vinyle (PVC), des revêtements dc sol stratifiés ou encore des revêtements de sol en bois. De façon générale, le procédé selon l'invention peut s'appliquer sur tout revêtement de sol ou mur tant que la tension de surface du vernis déposé est adaptée pour mouiller le substrat. Le revêtement à vernir pourra être déplacé par un convoyeur entre chaque étape du procédé selon l'invention. [0033] Le vernis utilisé dans le procédé selon l'invention est généralement un vernis photo- réticulable, par exemple de nature uréthane acrylate. Celui-ci comprend un ou plusieurs photo-initiateurs. Le vernis utilisé nécessite une formulation adaptée au procédé excimère par sa viscosité et son aptitude à la réticulation. Notamment, les vernis compatibles aux procédés utilisant un rayonnement excimère pour crisper le vernis sont particulièrement aptes à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. [0034] De façon préférentielle, le procédé de vernissage selon l'invention comprend une étape supplémentaire entre les étapes a) et b) consistant à déposer une seconde couche de vernis sur la première couche de vernis encore humide. [0035] De façon préférentielle, le procédé de vernissage selon l'invention comprend deux étapes supplémentaires et successives entre les étapes a) et b) consistant à : [0036] - Exposer la première couche de vernis à un rayonnement ultraviolet sous lampe UV de manière à la faire pré-réticuler, [0037] - Déposer une seconde couche de vernis sur la première couche de vernis. [0038] L'étape d'exposition de la première couche de vernis est préférentiellement réalisée au moyen d'un lampe UV dont le spectre d'émission est compris entre 200 et 400 nm. [0039] De façon préférentielle, l'étape a) du procédé de vernissage selon l'invention consiste à déposer un vernis en gouttelettes sur la surface du revêtement de manière à former la première couche de vernis. [0040] Selon cette variante de l'invention, l'étape a) peut plus préférentiellement consister à déposer un vernis en gouttelettes sur la surface du revêtement de manière à former la première couche de vernis, ladite couche présentant une structure en relief, et en ce que l'étape h) consiste à exposer directement après leur dépose les gouttelettes de vernis à un rayonnement ultraviolet sous lampe LED de manière à pré-réticuler le vernis et conserver la structure en relief. [0041] L'étape de dépôt des gouttelettes de vernis est avantageusement réalisée au moyen d'une tête d'impression à jet d'encre. L'utilisation de lampe LED a également comme intérêt d'être transportable sur un chariot au côté d'une tête d'impression de l'imprimante jet d'encre. La pré-réticulation des gouttelettes de vernis peut donc intervenir directement après leur dépose par les têtes de jet d'encre. Ceci permet de parfaitement conserver le relief déposé et d'obtenir un vernis structuré. [0042] De façon préférentielle, le rayonnement ultraviolet sous lampe LED présente un spectre compris entre 365 et 420 nm. L'intérêt d'une lampe LED est qu'elle permet d'obtenir un spectre d'émission plus centré autour d'un seul pic d'émission qu'une lampe UV classique, par exemple une lampe UV à vapeur de mercure. Le spectre d'émission d'une lampe LED est ainsi généralement réparti à plus ou moins 15 nanomètres de son pic d'émission. Les lampes ultraviolets LED typiques présentent un pic d'émission à 365 nm ou 385 nm ou 395 nm ou 405 nm. Le choix d'un photo-initiateur ne s'activant que dans la zone du spectre d'émission de la lampe LED et pas dans la zone du spectre d'émission de la lampe UV est donc possible. La puissance d'émission des lampe LED ultraviolet peut également atteindre 24 W/cm2 à 395 nm, cette puissance étant facilement modulable et l'encombrement étant très réduit par rapport à une lampe UV classique. [0043] De façon préférentielle, le rayonnement ultraviolet sous lampe UV classique présente un spectre compris 250 nm et 300 nm. [0044] De façon préférentielle, la composition du vernis comprend un photo-initiateur présentant un premier pic d'absorption compris entre 365 nm et 420 nm, et un second pic d'absorption compris entre 250 nm et 300 nm. Dans le cas où un seul photo-initiateur est présent, celui-ci doit présenter au moins un pic d'absorption compatible avec le spectre d'émission ultraviolet de la lampe LED, par exemple entre 365 nm et 420 nm, et un autre pic d'absorption compatible avec le spectre d'émission de la lampe UV, par exemple entre 250 nm et 300 nm. Ceci permet d'obtenir une bonne préréticulation lors de l'étape d'exposition sous rayonnement ultraviolet de la lampe LED et une réticulation à coeur, c'est-à-dire dans toute l'épaisseur, sous rayonnement de la lampe UV en conservant un vernis de formulation simple. 6 [0045] De façon plus préférentielle, la composition du vernis comprend un premier photo- initiateur présentant un unique pic d'absorption compris entre 365 nm et 420 nm et un second photo-initiateur présentant un unique pic d'absorption compris entre 250 nm et 300 nm. Dans le cas où deux photo-initiateurs sont présents, un premier photo-initiateur est choisi pour présenter un pic d'absorption compatible avec le spectre d'émission ultraviolet dc la lampe LED, par exemple entre 365 nm et 420 nm, et un second photo-initiateur choisi pour présenter un pic d'absorption compatible avec le spectre d'émission ultraviolet de la lampe UV, par exemple entre 250 nm et 300 nm. Ceci permet d'obtenir une meilleure pré-réticulation lors de l'étape d'exposition sous rayonnement de la lampe LED et une meilleure réticulation à coeur, c'est-à-dire dans toute l'épaisseur, sous rayonnement de la lampe UV, les performances dc ces deux étapes pouvant être ajustées dc façon indépendante. [0046] Un photo-initiateur dont le pic d'absorption se situe entre 365 nm et 420 nm permet l'initiation de la polymérisation, c'est-à-dire la réticulation, sous rayonnement ultraviolet LED. On choisit préférentiellement pour cette réaction un photo-initiateur sensible à l'oxygène de l'air de façon à inhiber la polymérisation en surface et permettre lors de l'étape suivante la crispation de cette surface sous rayonnement excimère. Le second photo-initiateur est par exemple choisi avec un pic d'absorption entre 250 nm et 300 nm de façon à rester insensible au rayonnement ultraviolet LED et agir uniquement sous rayonnement de la lampe UV lors de la dernière étape de réticulation. Le premier photo-initiateur sensible au rayonnement de la lampe LED est généralement incorporé à une concentration minoritaire de façon à effectuer une simple pré-réticulation, à savoir une réticulation partielle du vernis dans son épaisseur, laissant la crispation de la surface possible sous rayonnement monochromatique excimère. [0047] Le vernis peut également comprendre un ou plusieurs monomères acrylates et un ou plusieurs oligomères de nature uréthane acrylate et/ou polyester acrylate. La composition du vernis peut aussi comprendre des additifs de type tensioactifs servant à la mise en oeuvre d'une telle composition, notamment un agent d'étalement pour garantir un bon mouillage du vernis sur le substrat. [0048] De façon générale, le vernis comprend une viscosité comprise entre 800 et 1500 mPa.s bien qu'une viscosité inférieure à 800 mPa.s puisse être envisagée. La viscosité du vernis est généralement inférieure à 800 mPa.s s'il est déposé en gouttelettes. Plus la viscosité est faible et plus le vernis est simple à déposer en gouttelette par des procédés d'impression jet d'encre. Selon cette variante de dépose, il est préférable que la viscosité du vernis soit inférieure à 100 mPa.s, plus préférentiellement inférieure à 30 mPa.s et en particulier entre 1 mPa.s et 30 mPa.s. [0049] L'épaisseur de vernis déposée par le procédé selon l'invention peut varier de 6 pm lmm, préférentiellement de 6 pm à 200pm. Cette épaisseur peut être obtenue par une 7 dépose en une ou deux couches, par exemple à l'aide d'un ou de plusieurs cylindre(s) de vernissage. Alternativement, l'accumulation du dépôt de plusieurs gouttelettes permet également d'obtenir l'épaisseur désirée. La précision du dépôt est généralement de l'ordre de 6 Fm dans les 3 directions X, Y, Z pour une machine d'impression jet d'encre d'une résolution de 360 dpi. [0050] Chaque étape d'exposition du procédé selon l'invention dure généralement entre 1 et 2 secondes avec un temps généralement compris entre 1 et 30 secondes entre chaque étape. Ces temps pourront être adaptés en fonction de l'épaisseur déposée, de la nature du vernis et de la nature de la surface du revêtement. [0051] De façon avantageuse et afin d'améliorer l'accroche du vernis sur la surface du re- vêtement, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape supplémentaire antérieure à l'étape a) consistant à traiter la surface du revêtement par un procédé corona. Le traitement corona est une décharge électrique à haute fréquence vers la surface du revêtement de sol ou de mur. Ti permet d'obtenir une très forte oxydation de la surface du revêtement et de modifier sa mouillabilité afin de faciliter l'accroche du vernis en fonction de la nature du substrat employé. [0052] L'invention concerne également un revêtement de sol ou de mur obtenu selon le procédé de vernissage selon l'invention. A titre d'exemple, l'invention concerne notamment un revêtement de sol ou de mur réalisé à partir de matière plastique, tel que le PVC, et présentant une couche de vernis en surface obtenue selon le procédé de vernissage selon l'invention. Description sommaire des figures [0053] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre dc plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs du procédé, en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0054] [fig.1] est une vue au microscope d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; [0055] [fig.2] illustre un défaut de crispation de vernis ; [0056] [fig.3] illustre un exemple de crispation de vernis parfaitement lisse au touché obtenu grâce au procédé selon l'invention ; [0057] [fig.4] est un graphique illustrant les valeurs de rugosité du tableau 3 de l'exemple 1 selon l'invention ; [0058] [fig.5] est une prise de vue du grain de surface n°1 présenté dans l'exemple 2 selon 8 l'invention ; [0059] [fig.6] est une prise dc vue du grain dc surface n°2 présenté dans l'exemple 2 selon l' invention ; [0060] [fig.7] est une prise dc vue du grain dc surface n°3 présenté dans l'exemple 2 selon l' invention ; [0061] [fig.8] est une prise dc vue du grain dc surface n°4 présenté dans l'exemple 2 selon l' invention. Description des modes de réalisation [0062] L'invention concerne un procédé de vernissage d'un revêtement de sol ou mur, comprenant au moins des étapes consistant successivement à: [0063] a) Déposer une première couche de vernis présentant une épaisseur inférieure à 1 mm sur le revêtement, [0064] h) Exposer le vernis à un rayonnement ultraviolet sous lampe LED de manière à le faire pré-réticuler, [0065] c) Exposer le vernis à un rayonnement monochromatique de type excimère sous at- mosphère inerte de manière à crisper sa surface, [0066] d) Exposer le vernis à un rayonnement ultraviolet sous lampe UV de manière à le faire entièrement réticuler, notamment dans son épaisseur. [0067] De façon préférentielle, l'étape h) est réalisée au moyen d'une lampe LED dont le spectre d'émission présente un pic à 365 ou 385 ou 395 ou 405 nm. [0068] De façon préférentielle, l'étape d) est réalisée au moyen d'une lampe UV dont le spectre d'émission est compris entre 200 et 400 ntn. [0069] Exemple dc réalisation n°1 [0070] Afin de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, trois vernis G1, 02, G3 dont les viscosités sont inférieures à 100 rnPa.s sont formulés. Les vernis 01, 02, 03 se différencient principalement par le taux de photo-initiateur. Ces vernis sont comparés à un vernis « EX6 » utilisé classiquement. Le vernis EX6 est une formulation peu adaptée à la technologie jet d'encres mais communément utilisée en vernissage couche mince entre 8 et 20 mm d'épaisseur. Le vernis « EX6 » présente une viscosité supérieure à 1000 mPa.s. [0071] Chacun des vernis formulés est déposé en gouttelettes sur un revêtement de sol réalisé à partir de PVC de manière à obtenir soit : [0072] - une épaisseur totale de vernis comprise entre 20 et 25 ..tm pour les essais 1 à 8, de manière similaire à un procédé d'impression jet d'encre. 9 [0073] - une épaisseur de vernis comprise entre 200pm et environ 1 mm pour les essais 9 et 10. [0074] Le substrat en contact avec le vernis correspond à la couche d'usure du revêtement. Cette couche d'usure est obtenue à partir de PVC plastifié non chargé. [0075] Chaque vernis est déposé à deux positions différentes de la surface du revêtement de sol de manière à pouvoir comparer le procédé selon l'invention avec un procédé classique comprenant une étape d'exposition à un rayonnement excimère à 172 nm sous atmosphère inerte (1%..1,) suivi d'une étape d'exposition à un rayonnement ultraviolet sous lampe UV classique. [0076] Selon l'invention, une partie des gouttelettes de vernis est exposée, directement après dépose, à un rayonnement ultraviolet sous lampe LED présentant une longueur d'onde de 395 nm avec une puissance d'exposition de 2 W/cm2 pour un temps compris entre 1 et 2 seconde, l'autre partie n'est pas exposée. [0077] Après cette première étape d'exposition aux ultraviolets sous lampe LED, les échantillons sont exposés à un rayonnement excimère à 172 nm suivi d'une étape d'exposition à un rayonnement ultraviolet à l'aide d'une lampe UV à vapeur de mercure. [0078] Les résultats comparatifs sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. [Tableaux 1] Essai Verni s Dépos Viscosité LE E xc U Aspect Finesse de crispation Brillan ce Touche r c D i V m èr e Essai 1 01 20pm 1000 mPa.s San s X X Homogè ne De 20 à 26 pm 5,4 ub Rueueu x Essai 8 EX6 20pm >1000 mPa.s X X X Homogè ne De 20 à 26 pm 5,5 ub Rugueu x Essai 9 01 lmm