FR3115229A1 - Papier de cœur imprégné pour stratifié décoratif - Google Patents
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Abstract
Papier de cœur imprégné pour stratifié décoratif Papier de cœur imprégné pour stratifié décoratif, notamment stratifié décoratif haute-pression, obtenu par imprégnation d’un substrat papetier avec une composition d’imprégnation aqueuse comportant une ou plusieurs résines choisies parmi les résines mélamine-éther, les résines acryliques, les résines époxy et leurs mélanges. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne le domaine des papiers de cœur, et notamment des papiers de cœur imprégnés, pour la réalisation de stratifiés décoratifs.
Les stratifiés décoratifs sont généralement utilisés pour la finition des surfaces dans la production de meubles, plans de travail, tels que plans de travail de cuisine, revêtements de sol, en particulier pour imiter les parquets en bois, les menuiseries de fenêtre ou les revêtements extérieurs, entre autres.
Il existe deux principaux types de stratifiés décoratifs : ceux dits haute-pression (HPL ou« High-Pressure Laminates ») et ceux dits basse-pression (LPL ou« Low-Pressure Laminates »).
Les stratifiés décoratifs haute-pression (HPL) sont généralement réalisés à partir d’un cœur constitué d'une pluralité de feuilles de cœur imprégnées d'une composition de résine. En général, chaque feuille de cœur est fabriquée à partir d'un papier peu raffiné à base de cellulose, tel que du papier kraft, qui a été imprégnée avec une composition de résine thermodurcissable, généralement une composition de résine phénol-formaldéhyde synthétique. Après imprégnation avec la composition de résine thermodurcissable, les feuilles de cœur sont séchées, découpées en feuilles et empilées les unes sur les autres. Le nombre de feuilles de cœur dans l’empilement de feuilles de cœur dépend des applications. Il peut varier entre 3 et 9, mais peut être plus ou moins élevé. Le rôle du cœur est de conférer de la résistance mécanique au stratifié décoratif HPL final. Il permet également d'obtenir l'épaisseur requise du stratifié HPL final, notamment en ajustant le nombre de feuilles de cœur dans l’empilement de feuilles de cœur.
Un papier décor imprégné avec une composition de résine thermodurcissable, généralement une composition de résine mélamine-formaldéhyde, est ensuite placé sur l’empilement de feuilles de papier kraft imprégnées d’une composition de résine phénol-formaldéhyde formant le cœur. Le papier décor correspond généralement à une feuille de papier coloré, comportant ou non un motif imprimé et/ou des particules décoratives. Le papier décor est utilisé pour conférer un aspect esthétique particulier au cœur sur lequel il est apposé. Il va masquer le cœur, de par son opacité, et amener une couleur s’il s’agit d’un papier uni coloré ou un motif s’il s’agit d’un papier décor imprimé. Ce motif décoratif imprimé consiste traditionnellement à imiter l’aspect d’un matériau naturel, comme le bois ou le marbre, mais peut également représenter des motifs plus géométriques selon la créativité des designers.
En général, pour la fabrication de stratifiés décoratifs haute-pression, une feuille de protection, dite« overlay », est placée au-dessus du papier décor, en particulier lorsque le papier décor comporte un motif imprimé. La feuille de protection est généralement imprégnée d'une composition de résine mélamine-formaldéhyde. La feuille de protection est dépourvue de motifs et est d’aspect transparent dans le stratifié HPL final. Le rôle de cette feuille de protection est d'améliorer la résistance à l'abrasion du stratifié HPL final.
La pile de feuilles imprégnées, c'est-à-dire l’empilement des feuilles de cœur imprégnées formant le cœur, la feuille de papier décor imprégnée et la feuille de protection imprégnée, est ensuite placée dans une presse à stratifier dont les plateaux sont munis d'une tôle conférant l'état de surface recherché au stratifié. La pile est assemblée par chauffage, à une température généralement de l’ordre de 110°C à 170°C, et par pressage, à une pression généralement de l'ordre de 5,5 MPa à 11 MPa, pendant un temps suffisant pour durcir les résines imprégnant les feuilles de la pile, de l’ordre de 25 à 60 minutes par exemple. La température et la pression élevées permettent aux compositions de résine imprégnant les feuilles de la pile de fluer, de durcir et de lier les feuilles les unes aux autres de manière à obtenir une structure unitaire correspondant au stratifié HPL. Cette structure unitaire est ensuite fixée sur une couche de support qui sert de renfort. La structure unitaire est par exemple collée sur un contreplaqué, un panneau dur, un panneau de particules, en particulier un panneau de particules de bois, ou similaire.
Il est encore possible d’obtenir des stratifiés haute pression selon un procédé dit sans imprégnation ou« dry process », qui consiste à utiliser un papier décor non imprégné d’une composition de résine thermodurcissable, généralement placé en sandwich entre un papier barrière imprégné d’une composition de résine positionné en dessous, et une feuille de protection overlay également imprégnée d’une composition de résine et positionnée au-dessus. Il existe des variantes où la feuille de protection overlay n’est pas placée au-dessus mais au-dessous. L’imprégnation du papier décor avec la composition de résine se produit lorsqu’une pression est exercée sur l’empilement des différentes feuilles, par diffusion de la composition de résine hors des feuilles des papiers barrière et overlay avec lesquelles le papier décor est en contact ou à proximité.
Lorsqu'un stratifié moins coûteux et moins durable est requis, des stratifiés décoratifs dits basse-pression (LPL) peuvent être utilisés. On produit les stratifiés LPL en utilisant uniquement un papier décor imprégné d’une composition de résine thermodurcissable, et éventuellement une feuille de protection overlay, que l'on stratifie directement sur la couche de support, généralement un panneau de bois (par exemple aggloméré, en médium ou panneau MDF, contreplaqué, etc.). L'étape de stratification est réalisée à une température comprise entre 160°C et 200°C et à une pression comprise entre 1,25 MPa et 3 MPa pendant une courte durée. C'est pour cette raison que le procédé LPL est généralement appelé procédé à cycle court ou à basse pression. L'enlèvement du cœur donne un stratifié qui est moins coûteux à fabriquer mais qui n'offre ni la résistance chimique et mécanique, ni la durabilité des stratifiés HPL.
Outre les procédés haute-pression et basse-pression, il existe un procédé de stratification en continu appelé CPL (« continuous pressed laminates »), qui se rapproche du procédé haute-pression mais où des papiers déroulés depuis des bobines sont utilisés en lieu et place de feuilles prédécoupées.
Le formaldéhyde étant considéré comme une substance nocive pour la santé, des précautions doivent être prises lors de la manipulation de compositions de résine d'imprégnation contenant cette substance, ce qui rend la production des stratifiés décoratifs plus complexe. Par ailleurs, les résidus de formaldéhyde dans les stratifiés décoratifs sont considérés comme des polluants de l’air intérieur. Ainsi, les fabricants recherchent constamment des procédés pour fabriquer des stratifiés décoratifs émettant moins voire plus du tout de formaldéhyde.
Malgré cette nécessité d'utiliser des compositions de résine d'imprégnation sans formaldéhyde, les feuilles de papier kraft formant le cœur des stratifiés HPL conventionnels sont encore le plus souvent imprégnées, avec un degré de saturation compris entre 30% et 40%, avec une composition de résine synthétique phénol-formaldéhyde, c’est-à-dire fabriquée à partir de la réaction de phénols avec le formaldéhyde.
Classiquement, la feuille de papier kraft est d’abord pré-humidifiée avec la composition de résine phénol-formaldéhyde en mettant une face de la feuille en contact avec la surface d’un bain de résine phénol-formaldéhyde via un système de rouleaux. Cette pré-humification (« pre-wetting step ») sert à éliminer l'air emprisonné dans la feuille et à démarrer une imbibition rapide avec la résine. L'élimination de l'air emprisonné est achevée en faisant passer la feuille à travers des rouleaux (« aeration step with sky rolls »). La feuille est ensuite imprégnée par immersion totale dans le bain de résine phénol-formaldéhyde (« soaking step »), puis passe à travers une paire de rouleaux (« squeezing rools ») pour éliminer l'excès de résine phénol-formaldéhyde. Ainsi, l’étape d’imprégnation des feuilles de papier kraft est réalisée de manière conventionnelle hors ligne sur un équipement spécifique qui ne fait pas partie de la machine à papier, cet équipement spécifique fonctionnant à une vitesse de défilement du papier comprise entre 50 et 250 m/min.
Le document EP0473335 décrit une composition de résine à base de solvant utilisée pour l'imprégnation de feuilles de cœur. Le solvant utilisé dans cette composition de résine est une cétone contenant jusqu'à 8 atomes de carbone, telle que la méthyléthylcétone, l'acétone ou la méthylisobutylcétone, qui sont des solvants organiques dangereux pour l'environnement.
Le document EP2767392 divulgue un panneau décoratif qui est résistant au feu. Ce panneau décoratif comporte un substrat fibreux inorganique, avec par exemple des fibres de verre, de la laine de roche ou des fibres de carbone, qui est pré-imprégné. Ce document précise que l’utilisation de substrats fibreux inorganiques est avantageuse par rapport aux substrats fibreux organiques puisqu’elle permet d’améliorer les propriétés de résistance au feu du panneau décoratif. De tels substrats fibreux inorganiques présentent néanmoins une structure et des propriétés d’imprégnation de résine qui ne sont pas comparables à celles des substrats papetiers à base de cellulose, tels que le papier kraft, habituellement utilisés pour la fabrication des stratifiés décoratifs HPL.
Il existe un besoin pour produire de manière plus rapide et plus simple des papiers de cœur imprégnés permettant la fabrication de stratifiés décoratifs qui sont moins nocifs pour la santé et l’environnement, tout en étant au moins aussi performants, notamment en termes de résistance et de durabilité, que les stratifiés décoratifs conventionnels, notamment ceux comportant des feuilles de papier kraft imprégnées d’une composition de résine phénol-formaldéhyde.
Papier de cœur imprégné
L'invention répond à ce besoin, selon un de ses aspects, grâce à un papier de cœur imprégné pour stratifié décoratif, notamment stratifié décoratif haute-pression, obtenu par imprégnation d’un substrat papetier avec une composition d’imprégnation aqueuse comportant une ou plusieurs résines choisies parmi les résines mélamine-éther, les résines acryliques, les résines époxy et leurs mélanges.
La composition d’imprégnation est une composition aqueuse qui peut être substantiellement dépourvue de solvant organique.
La composition d’imprégnation peut être substantiellement dépourvue de résine phénol-formaldéhyde.
Par « substantiellement dépourvue », il faut comprendre que la composition d’imprégnation comporte respectivement moins de 5% en poids sec de résine phénol-formaldéhyde, mieux moins de 2% en poids sec, encore mieux moins de 1% en poids sec et moins de 5% en poids sec de solvant organique, mieux moins de 2% en poids sec, encore mieux moins de 1% en poids sec.
Ainsi, une telle composition d’imprégnation est moins nocive pour la santé et l’environnement, notamment en comparaison des résines conventionnelles phénol-formaldéhyde.
La stratification des feuilles de papier de cœur imprégné selon l’invention permet d’obtenir un cœur qui présente une bonne cohésion, c’est-à-dire que les feuilles sont suffisamment collées entre elles.
D’autre part, l’invention permet de conserver cette cohésion lorsque le stratifié décoratif est soumis au test de résistance à l’immersion dans l’eau bouillante décrit dans la norme DIN EN 438-2:2019-03, c’est-à-dire que le stratifié décoratif est suffisamment résistant pour ne pas se délaminer et pour que le gonflement du stratifié décoratif soit limité (augmentation limitée de son épaisseur et de sa masse).
La cohésion et la résistance du stratifié décoratif obtenu par stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées selon l’invention sont au moins comparables avec les stratifiés décoratifs connus de l’art antérieur, c’est-à-dire comportant des feuilles de papier kraft imprégnées avec des résines conventionnelles de type phénol-formaldéhyde.
De manière remarquable, l’obtention de cette cohésion et de cette résistance est par ailleurs possible avec des quantités réduites de composition d’imprégnation au sein du papier de cœur imprégné, c’est-à dire avec des degrés de saturation réduits, notamment en comparaison avec les degrés de saturation des feuilles de papier kraft imprégnées avec les résines conventionnelles de type phénol-formaldéhyde. Cela peut ainsi permettre de réduire le coût de fabrication des papiers de cœur imprégnés.
Le « degré de saturation » est défini comme étant le rapport du poids sec de la composition d’imprégnation sur le poids sec total du papier de cœur imprégné.
Ainsi, les papiers de cœur imprégnés selon l’invention peuvent permettre de remplacer avec des performances au moins comparables les feuilles de papier de cœur imprégnées avec les résines conventionnelles de type phénol-formaldéhyde, tout en étant moins nocifs pour la santé et l’environnement, et moins coûteux.
La composition d’imprégnation peut comporter une résine mélamine-éther, notamment au moins 90%, mieux au moins 95%, en poids sec d’une résine mélamine-éther, ou une résine acrylique, notamment au moins 90%, mieux au moins 95%, en poids sec d’une résine acrylique, ou un mélange résine époxy et durcisseur, notamment au moins 90%, mieux au moins 95%, en poids sec de ce mélange. Plus particulièrement, le mélange résine époxy et durcisseur comporte entre 5% et 25%, mieux entre 10% et 20%, en poids sec de durcisseur dans le mélange. Par « durcisseur », on entend un agent de réticulation. Le durcisseur peut être de type polyamide ou de tout autre type permettant le durcissement des résines époxy.
La composition d’imprégnation peut comporter un polymère hydrosoluble. Ce polymère hydrosoluble peut par exemple être un amidon, un amidon modifié, une carboxyméthyle cellulose (CMC), une gomme de Guar, un alcool polyvinylique, ou leurs mélanges. Le polymère hydrosoluble est de préférence choisi parmi un amidon, un amidon modifié, un alcool polyvinylique et leurs mélanges. L’amidon modifié peut être un amidon modifié par un traitement physique, enzymatique, chimique et/ou thermique. L’amidon et/ou l’amidon modifié peut provenir de maïs, de pommes de terre, de blé, de riz, et/ou de tapioca.
Lorsque la composition d’imprégnation comporte un polymère hydrosoluble, le polymère hydrosoluble représente de préférence 45% ou moins du poids sec de la composition d’imprégnation, et la résine acrylique, mélamine-éther, époxy, ou leurs mélanges peut notamment être présente à hauteur d’au moins 55%, de préférence au moins 70%, ou encore au moins 92% en poids sec de la composition d’imprégnation.
La résine acrylique peut être un latex styrène acrylique.
La composition d’imprégnation peut être incolore. Cela diffère des résines conventionnelles de type phénol-formaldéhyde qui ont généralement une couleur jaune ou marron. L’invention peut ainsi permettre de maitriser la couleur finale du papier de cœur imprégné, notamment en jouant sur la couleur du substrat papetier ou en ajoutant des colorants organiques ou inorganiques dans la composition d’imprégnation de manière à obtenir la couleur désirée pour le papier de cœur imprégné.
Le substrat papetier peut comporter au moins 45% en poids sec, mieux au moins 90 % en poids sec, encore mieux au moins 95 % en poids sec, de fibres cellulosiques par rapport au poids sec total du substrat papetier.
Les fibres cellulosiques peuvent être des fibres courtes, des fibres longues ou un mélange de fibres courtes et longues.
Les fibres cellulosiques peuvent être obtenues à partir de bois, notamment d'eucalyptus ou d’autres arbres, ou d’autres matières végétales telles que le coton, le chanvre, le lin, le bambou, ou leurs mélanges.
Le substrat papetier peut comporter des fibres cellulosiques et au moins un composé synthétique thermofusible dans un rapport massique en poids sec supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 15:1 de la totalité des fibres cellulosiques par rapport à la totalité du ou des composé(s) synthétique(s) thermofusible(s), mieux supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 10:1, encore mieux supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 4:1.
Par « substrat papetier », on entend un substrat obtenu par voie papetière, également appelée voie humide, c’est-à-dire obtenu via un procédé papetier courant, notamment réalisé sur une machine à papier de type Fourdrinier.
Par « composé synthétique thermofusible », on entend un composé comportant un ou plusieurs polymères synthétiques, obtenus à partir d’une synthèse chimique, notamment par une réaction de polymérisation de monomères, couplée ou non à une réaction de réticulation, ce composé présentant des propriétés cohésives après fusion suite à un apport d’énergie thermique.
La demanderesse a constaté que la présence du composé synthétique thermofusible dans le substrat papetier est particulièrement avantageuse car elle peut permettre de modifier la structure poreuse du substrat papetier et ainsi améliorer la vitesse d’absorption de la composition d’imprégnation (réduction du temps nécessaire pour l’imprégnation).
La présence du composé synthétique thermofusible est également particulièrement avantageuse car lorsqu’une feuille de papier de cœur imprégné selon l’invention est stratifiée avec des feuilles sus-jacente et/ou sous-jacente, notamment des feuilles de papier de cœur imprégné et/ou de papier décor, de manière à obtenir un stratifié décoratif, le composé synthétique thermofusible agit en tant qu’adhésif après fusion suite à un apport d’énergie thermique puis refroidissement. Ainsi, l’adhésion de la feuille de papier de cœur imprégné selon l’invention avec les feuilles sus-jacente et/ou sous-jacente est améliorée ce qui permet d’améliorer la cohésion interne du stratifié décoratif obtenu en comparaison avec un papier de cœur formé uniquement avec des fibres cellulosiques.
La présence de fibres cellulosiques dans le substrat papetier selon l’invention joue un rôle important dans la fixation du composé synthétique thermofusible. Le rapport massique en poids sec (totalité des fibres cellulosiques/totalité du ou des composé(s) synthétique(s) thermofusible(s)) supérieur ou égal à 1:1 est particulièrement avantageux car un tel rapport peut permettre de fixer au mieux le composé synthétique thermofusible dans la structure fibreuse formée par les fibres cellulosiques et donc assurer une cohésion d’autant plus importante du substrat papetier nécessaire à une étape d’imprégnation ultérieure.
De préférence, le composé synthétique thermofusible présente une bonne compatibilité avec les fibres cellulosiques ainsi qu’avec le procédé papetier voie humide. Par exemple, cette compatibilité peut être améliorée par un traitement de surface du composé synthétique thermofusible.
Le composé synthétique thermofusible peut comporter ou être constitué d’un polymère thermoplastique.
Le polymère thermoplastique peut être choisi parmi les familles des polymères acryliques, des polyuréthanes, des polyoléfines, notamment du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP), de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), de l'éthylène-acide acrylique (EAA), du méthacrylate d'éthylène (EMA), du méthacrylate de méthyléthylène (EMMA), du chlorure de polyvinylidène (PVDC), des polyesters (PES), notamment du poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), de l’acide polylactique (PLA), des polyamides, de l’alcool polyvinylique (PVA ou PVOH), du poly(chlorure de vinyle) (PVC), de l’éthylène alcool vinylique (EVOH), du poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), leurs copolymères et leurs mélanges.
Le composé synthétique thermofusible peut être sous forme dispersée, notamment sous forme d'une poudre et/ou de fibres. La poudre peut comporter des particules mono-composant, ou multi-composants, notamment bi-composants de type cœur/écorce par exemple, ou leurs mélanges. D’autre part, les fibres peuvent être des fibres mono-composant, ou multi-composants, notamment bi-composants de type cœur/écorce par exemple, ou leurs mélanges.
Le composé synthétique thermofusible peut être réparti au moins en partie dans la masse du substrat papetier. Cela permet au composé synthétique thermofusible d’être davantage en interaction avec les fibres cellulosiques et donc d’être davantage retenu par la structure fibreuse formée par les fibres cellulosiques. En effet, comme mentionné ci-dessus, la présence de fibres cellulosiques joue un rôle important dans la fixation du composé synthétique thermofusible.
Dans le cas où le composé synthétique thermofusible est sous forme de fibres, l’enchevêtrement des fibres synthétiques thermofusibles avec les fibres cellulosiques permet d’améliorer encore la cohésion du substrat papetier.
Les fibres cellulosiques peuvent notamment être issues de procédés traditionnels de fabrication de pâte à papier, en particulier par le procédé dit « procédé Kraft » utilisé par exemple par les sociétés ENCE, CMPC, SUZANO, UPM, METSA, STORA ENSO, etc. D’autre part, on distingue les fibres longues obtenues à partir de bois de résineux et les fibres courtes obtenues à partir de bois de feuillus.
Le diamètre moyen en nombre des fibres synthétiques thermofusibles est par exemple compris entre 5 et 20 µm, notamment entre 10 et 18 µm. La longueur moyenne en nombre des fibres synthétiques thermofusibles est par exemple comprise entre 0,5 et 15 mm, notamment entre 2 et 11 mm. La masse linéique moyenne en nombre des fibres synthétiques thermofusibles est par exemple comprise entre 0,5 et 3,5 dtex, notamment entre 1 et 3 dtex (1dtex = 0,1 mg/m).
Par exemple, le substrat papetier peut comporter des fibres synthétiques thermofusibles mono-composant en polyéthylène (PE), polypropylène (PP), polytéréphtalate d’éthylène (PET) ou en alcool polyvinylique (PVOH).
En particulier, il peut s’agir des fibres synthétiques thermofusibles mono-composant en PVOH commercialisées par la société Kuraray sous la référence KURALON VPB101 (masse linéique ou titrage de 2,6 dtex, diamètre de 17 µm, longueur de 4 mm et température de fusion de 80°C).
Par exemple, le substrat papetier peut comporter des fibres synthétiques thermofusibles bi-composants (encore appelées fibres BiCo) de type cœur/écorce (encore appelé« core / sheath »), notamment en polyester/polyoléfine, par exemple PET/PE, en polyoléfine/polyoléfine, par exemple PP/PE, en polyester/co-polyester, par exemple PET/Co-PET, ou en PET/EVOH (cœur/écorce).
De préférence, la température de fusion de l’écorce est inférieure à celle du cœur. Cela peut notamment permettre à l’écorce après fusion de jouer un rôle d’adhésif et au cœur de rester intègre de manière à conserver une structure fibreuse homogène au sein du substrat papetier.
Les fibres synthétiques thermofusibles bi-composants de type cœur/écorce peuvent être concentriques et/ou excentriques. Le ratio cœur/écorce peut varier de 50/50 à 90/10.
En particulier, il peut s’agir des fibres synthétiques thermofusibles bi-composants de type cœur/écorce en PET/Co-PET (c’est-à-dire, cœur en PET et écorce en Co-PET) commercialisées par la société Kuraray sous la référence N720 (masse linéique ou titrage de 2,2 dtex, diamètre de 14 µm, longueur 5-10 mm et température de fusion de 110°C) ou N720H (masse linéique ou titrage de 2,3 dtex, diamètre de 15 µm, longueur de 5 mm et température de fusion de 130°C).
De préférence, le composé synthétique thermofusible est choisi de façon à ce qu’il présente une température de fusion proche de la température utilisée au cours du procédé de stratification de sorte qu’il ne fonde qu’au moment où le papier de cœur imprégné selon l’invention est stratifié pour former un stratifié décoratif, et qu’il ne fonde pas avant cette étape de stratification, comme par exemple au cours de l’étape de fabrication du substrat papetier sur la machine à papier ou au cours de l’étape d’imprégnation du substrat papetier. En effet, une fusion du composé synthétique thermofusible qui aurait lieu avant l’étape de stratification boucherait la porosité du substrat papetier et entrainerait ainsi une forte dégradation de la capacité d’absorption de la composition d’imprégnation par le substrat papetier. D’autre part, la fusion de ce composé synthétique thermofusible sur la machine à papier encrasserait cette dernière et nuirait à la production de ce substrat papetier ou encore au bon fonctionnement de la machine à papier.
En particulier, la température de fusion du composé synthétique thermofusible est choisie suffisamment élevée de manière à ce que le composé synthétique thermofusible ne fonde ni lors du séchage du substrat papetier ayant lieu au cours de la fabrication du substrat papetier sur la machine à papier, ni lors de son séchage après imprégnation.
Le composé synthétique thermofusible peut avoir une température de fusion supérieure ou égale à 80°C, mieux supérieure ou égale à 90°C, encore mieux supérieure ou égale à 100°C.
Le composé synthétique thermofusible peut avoir une température de fusion inférieure ou égale à 200°C, mieux inférieure ou égale à 190°C, encore mieux inférieure ou égale à 180°C.
Le composé synthétique thermofusible peut notamment avoir une température de fusion comprise entre 105°C et 150°C.
Dans le cas où le composé synthétique thermofusible est sous la forme de particules bi-composants de type cœur/écorce et/ou de fibres bi-composants de type cœur/écorce, la température de fusion du composé synthétique thermofusible correspond à la température de fusion de l’écorce (c’est-à-dire formant la couche la plus externe de la particule ou de la fibre).
Le substrat papetier peut présenter un grammage avant imprégnation compris entre 40 et 400 g/m², de préférence compris 50 et 200 g/m2. Le grammage du substrat papetier est déterminé selon la norme ISO 536 après conditionnement selon la norme ISO 187.
Le substrat papetier peut présenter une perméabilité à l’air mesurée selon la méthode Gurley comprise entre 1 et 60 sec, de préférence entre 5 et 30 sec. La perméabilité à l’air mesurée selon la méthode Gurley est déterminée selon la norme ISO 5636-5:2013. Une telle perméabilité à l’air est généralement associée à de bonnes propriétés d’imprégnation de résine.
Le substrat papetier peut comporter au moins une charge et/ou au moins un pigment, notamment choisi parmi les pigments minéraux, tels que par exemple le dioxyde de titane, les argiles, les argiles calcinées, le talc, le carbonate de calcium, les oxydes de fer, le kaolin, le kaolin calciné, les terres de diatomées, les silices, notamment colloïdales, les pigments organiques, tels que par exemple des composés azoïques ou naphtols, les pigments synthétiques, le sulfate de baryum, l’aluminium tri-hydraté et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le dioxyde de titane, les argiles calcinées et leurs mélanges.
La présence d’une charge et/ou d’un pigment peut modifier la structure poreuse du substrat papetier et permettre son imprégnation avec la composition d’imprégnation de manière plus rapide et plus homogène.
Le poids sec de la charge et/ou du pigment peut être compris entre 5% et 40%, de préférence entre 8% et 36%, du poids sec total du papier de cœur imprégné. Le poids sec de la charge et/ou du pigment est mesuré pour une charge minérale selon la norme ISO 2144.
La taille D50 en masse de la charge et/ou du pigment va de préférence de 0,05 à 30 microns, mieux de 0,1 à 15 microns.
De préférence, la charge et/ou le pigment sont présents dans la masse du substrat papetier.
Le composé synthétique thermofusible dans le substrat papetier et avant imprégnation peut être transparent, blanc ou coloré, notamment d’une couleur qui peut être la même ou différente de celle des fibres cellulosiques.
Le substrat papetier peut être blanchi ou non. Il peut être coloré ou non.
De préférence, la composition en poids sec du substrat papetier peut être définie de la manière suivante :
(% en poids sec des fibres cellulosiques) + (% en poids sec du composé thermofusible) + (% en poids sec de la charge et/ou du pigment) + (% en poids sec d’adjuvants) = 100% du poids sec du substrat papetier.
(% en poids sec des fibres cellulosiques) + (% en poids sec du composé thermofusible) + (% en poids sec de la charge et/ou du pigment) + (% en poids sec d’adjuvants) = 100% du poids sec du substrat papetier.
Les adjuvants dans la composition définie ci-dessus représentent moins de 5% en poids sec du substrat papetier. Les adjuvants peuvent par exemple être choisis parmi des agents de résistance sèche, agents de résistance à l’état humide, agents de rétention, agents de fixation, et leurs mélanges.
La composition d’imprégnation peut comporter une teneur en solides comprise entre 20% et 60% en poids, de préférence entre 25% et 35% en poids.
Le poids sec de la composition d’imprégnation peut être compris entre 15% et 45%, mieux entre 15% et 30%, du poids sec total du papier de cœur imprégné.
Le papier de cœur imprégné peut présenter un grammage compris entre 50 et 400 g/m2, de préférence entre 60 et 200 g/m2. Il s’agit du grammage du substrat papetier après imprégnation par la composition d’imprégnation.
Procédé de fabrication
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de fabrication d’un papier de cœur imprégné tel que défini ci-dessus, comportant l’imprégnation d’un substrat papetier avec une composition d’imprégnation aqueuse comportant une ou plusieurs résines choisies parmi les résines mélamine-éther, les résines acryliques, les résines époxy et leurs mélanges.
Le substrat papetier peut être imprégné en ligne sur la machine à papier, de préférence par presse encolleuse (encore appelée « size-press ») ou tout autre équipement du même type. La « size-press » utilisée pour l’imprégnation du substrat papetier peut être associée à un équipement de traitement de surface tel qu’un équipement d’enduction de type coucheuse à lame d'air ou à racle (encore appelée « blade coating »), coucheuse rideau (encore appelée « curtain coating »), coucheuse Champion, coucheuse hélio, coucheuse à transfert de film (encore appelée « film-press ») ou dispositif de pulvérisation (encore appelée « spray coating »), par exemple buse ou pistolet. Cela peut permettre de réaliser une imprégnation du substrat papetier suivie d’un traitement de surface le cas échéant.
On entend par fabrication en ligne, la fabrication sur un unique outil de production comportant tous les éléments utiles à la réalisation du papier de cœur imprégné.
L’imprégnation en ligne peut permettre de réduire de façon significative la durée et le coût de fabrication du papier de cœur imprégné. Par rapport à l’imprégnation hors ligne des feuilles de papier kraft avec les résines conventionnelles phénol-formaldéhyde de l’art antérieur, l’imprégnation en ligne permet ainsi d’améliorer l’efficience du procédé de fabrication du papier de cœur imprégné, notamment en éliminant les opérations supplémentaires liées à l’imprégnation hors ligne.
Le substrat papetier peut être imprégné à une vitesse de défilement du papier supérieure ou égale à 300 m/min, notamment supérieure ou égale à 400 m/min voire à 450 m/min.
Le substrat papetier peut être imprégné à un degré de saturation compris entre 15% et 45%, mieux entre 15% et 30%, en poids sec.
La viscosité de la composition d’imprégnation mesurée à 25°C avec un viscosimètre Brookfield (First-RM de Lamy Rheology) équipé d’un mobile Spindle No. 2 à une vitesse de cisaillement de 100 tours/min peut être comprise entre 10 et 150 cPs, notamment entre 20 et 80 cPs. De telles valeurs de viscosités peuvent par exemple correspondre à des compositions d’imprégnation comportant une teneur en solides, c’est-à-dire un extrait sec, d’environ 30% en poids.
Une telle viscosité est compatible avec une imprégnation en ligne sur la machine à papier à vitesse élevée.
Cœur
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un cœur pour stratifié décoratif, notamment stratifié décoratif haute-pression, comportant au moins une feuille de papier de cœur imprégnée comme décrit ci-dessus ou obtenue selon le procédé tel que décrit ci-dessus, notamment au moins deux feuilles, mieux entre 10 et 100 feuilles, encore mieux entre 20 et 50 feuilles, se superposant au moins partiellement, mieux totalement. Le nombre de feuilles superposées formant le cœur peut notamment être choisi en fonction de l’épaisseur finale souhaitée du cœur.
De préférence, les feuilles de papier de cœur imprégnées sont stratifiées ensemble de façon à former un cœur présentant une cohésion entre les feuilles. La stratification est de préférence conduite à une température comprise entre 30 et 150°C, et à une pression d’environ 200 bar.
Lorsqu’il est soumis au test de la norme DIN EN 438-2:2019-03, le stratifié décoratif après stratification conserve sa cohésion, c’est-à-dire qu’il présente une absence de délamination après le test d’immersion dans l’eau bouillante.
Stratifié décoratif
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un stratifié décoratif, notamment un stratifié décoratif haute-pression, comportant un cœur tel que décrit ci-dessus, et notamment au moins une feuille de papier décor, notamment imprégnée, disposée sur (avec interposition éventuelle d’une feuille intermédiaire) au moins l’une des deux faces principales opposées du cœur.
La feuille intermédiaire interposée entre la feuille de papier décor, notamment imprégnée, et l’une des deux faces principales opposées du cœur peut être une feuille de contraste en papier par exemple.
Le stratifié décoratif peut comporter deux feuilles de papier décor imprégné disposées chacune sur (avec interposition éventuelle d’une feuille intermédiaire) une face principale respective du cœur.
En variante, le stratifié décoratif peut comporter une feuille de papier décor imprégné disposée sur (avec interposition éventuelle d’une feuille intermédiaire) une des deux faces principales opposées du cœur et une couche de support disposée sur l’autre face principale du cœur. La couche de support peut être un panneau de bois, comme par exemple un panneau de particules de bois agglomérées.
Papier de
cœur
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un papier de cœur pour stratifié décoratif, notamment stratifié décoratif haute-pression, comportant un substrat papetier, le substrat papetier comportant des fibres cellulosiques et au moins un composé synthétique thermofusible dans un rapport massique en poids sec supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 15:1 de la totalité des fibres cellulosiques par rapport à la totalité du ou des composé(s) synthétique(s) thermofusible(s), mieux supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 10:1, encore mieux supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 4:1, et/ou le substrat papetier comportant au moins une charge et/ou au moins un pigment, notamment choisi parmi les pigments minéraux, tels que par exemple le dioxyde de titane, les argiles, les argiles calcinées, le talc, le carbonate de calcium, les oxydes de fer, le kaolin, le kaolin calciné, les terres de diatomées, les silices, notamment colloïdales, les pigments organiques, tels que par exemple des composés azoïques ou naphtols, les pigments synthétiques, le sulfate de baryum, l’aluminium tri-hydraté et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le dioxyde de titane, les argiles calcinées et leurs mélanges.
De préférence, le substrat papetier est susceptible d’être imprégné par une composition d’imprégnation aqueuse comportant une ou plusieurs résines choisies parmi les résines mélamine-éther, les résines acryliques, les résines époxy et leurs mélanges.
Le substrat papetier peut présenter tout ou partie des caractéristiques définies ci-dessus pour le substrat papetier du papier de cœur imprégné.
Utilisation du papier de cœur imprégné
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, une utilisation d’un papier de cœur imprégné tel que décrit ci-dessus, pour fabriquer un stratifié décoratif, notamment un stratifié décoratif haute-pression.
Le stratifié décoratif peut comporter une couche supérieure, une couche de support et au moins une feuille de papier de cœur imprégné selon l’invention, disposée entre la couche supérieure et la couche de support.
La couche supérieure et la couche de support peuvent être formées par une feuille de papier décor imprégnée, notamment avec une composition de résine thermodurcissable.
Par exemple, le stratifié décoratif comporte entre la couche supérieure et la couche de support au moins deux feuilles de papier de cœur imprégnées selon l’invention, mieux entre 10 et 100 feuilles, encore mieux entre 20 et 50 feuilles, se superposant au moins partiellement, mieux totalement.
D’autre part, le stratifié décoratif peut être contre-collé sur un panneau de bois, comme par exemple un panneau de particules de bois agglomérées.
Description détaillée
On a représenté à la un exemple de stratifié décoratif 10, notamment stratifié décoratif haute pression, conforme à l’invention. Sur cette figure, les proportions réelles ne sont pas respectées, dans un souci de clarté.
Le stratifié décoratif 10 comporte un cœur 15 comportant trois feuilles de papier de cœur imprégnées 12 conformes à l’invention.
Bien entendu, le nombre de feuilles de papier de cœur imprégnées 12 formant le cœur 15 illustré sur la n’est qu’un exemple de réalisation non limitatif.
Le cœur 15 peut comporter entre 1 et 100 feuilles de papier de cœur imprégnées 12 conformes à l’invention, notamment entre 20 et 50 feuilles de papier de cœur imprégnées 12 conformes à l’invention.
Le cœur 15 est recouvert sur chacune de ses deux faces principales opposées par une feuille de papier décor 11.
De manière optionnelle, une feuille intermédiaire 13 telle qu’une feuille de contraste en papier par exemple peut être interposée entre le cœur 15 et l’une des feuilles ou chaque feuille de papier décor 11.
De manière optionnelle, l’une des feuilles ou chaque feuille de papier décor 11 peut être recouverte sur sa face extérieure par une feuille de protection 14, dite« overlay ».
La feuille de papier décor 11 peut être imprégnée de résine, notamment thermodurcissable, par exemple une résine mélamine-formaldéhyde.
Dans une variante de réalisation illustré à la , le stratifié décoratif 10 comporte une feuille de papier décor 11, notamment imprégnée de résine, recouvrant une feuille intermédiaire 13 éventuelle et un cœur 15 comportant une ou plusieurs feuilles de papier de cœur imprégnées 12 conformes à l’invention.
La feuille de papier décor 11 peut être recouverte par une feuille de protection 14 éventuelle, dite« overlay ».
L’ensemble constitué par les feuilles de papier de cœur imprégnées 12 formant le cœur 15, par la feuille de papier décor 11, par la feuille intermédiaire 13 éventuelle et par la feuille de protection 14 éventuelle est collé sur un support 40 tel qu’un panneau de particules agglomérées par exemple.
Les exemples suivants servent uniquement à illustrer l’invention et ne sont en aucun cas destinés à limiter l’invention. En effet, diverses modifications de l’invention, en plus de celles décrites ci-après, apparaitront à l’homme du métier à partir de la description ci-dessus et des exemples ci-dessous et tombent dans la portée des revendications. Les essais suivants ont été réalisés de manière à évaluer les propriétés des papiers de cœur imprégnés obtenus selon l’invention par rapport à des contre-exemples connus de l’art antérieur (exemples comparatifs).
Influence de la c
omposition d’imprégnation
| Papier de cœur imprégné | Stratifié obtenu après lamination | ||||||
| Substrat papetier avant imprégnation | Composition de la partie solide (extrait sec) de la composition d’imprégnation (% en poids) |
Degré de saturation (%) | Nombre de feuilles de papier de cœur imprégné | Epaisseur du cœur (µm) | Cohésion du stratifié |
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 |
|
| Référence de l’art antérieur | Feuille de papier Kraft | 100% Résine phénol-formaldéhyde | N/D | 8 | 2369 | + | + |
| Exemple 1 (selon l’invention) |
A | 100% SA latex 1 |
21,4 | 20 | 2460 | + | + |
| Exemple 2 (selon l’invention) |
A | 100% SA latex 2 |
21,4 | 20 | 2516 | + | + |
| Exemple 3 (contre-exemple) |
A | Acétate de vinyle, chlorure de vinyle, copolymère d’éthylène | 20,9 | 20 | 2430 | + | - |
| Exemple 4 (contre-exemple) |
A | 100% SB latex |
20,7 | 20 | 2572 | + | - |
| Exemple 5 (contre-exemple) |
A | 100% Dispersion de polyuréthane |
22,6 | 20 | 2532 | + | - |
| Exemple 6 (contre-exemple) |
A |
100% Emulsion de wax de paraffine modifiée |
20,9 | 20 | N/D | - | N/D |
| Exemple 7 (contre-exemple) |
A |
100% Emulsion de wax synthétique |
21,2 | 20 | N/D | - | N/D |
| Exemple 8 (contre-exemple) |
A | 100% Sulfo-polyester |
17,9 | 20 | 2509 | + | - |
| Exemple 9 (selon l’invention) |
A | 75% SA latex, 25% Amidon | 18,6 | 20 | 2546 | + | + |
| Exemple 10 (contre-exemple) |
A | 50% SA latex, 50% Amidon | 14,3 | 20 | N/D | - | N/D |
| Exemple 11 (contre-exemple) |
A | 25% SA latex, 75% Amidon | 12,5 | 20 | N/D | - | N/D |
| Exemple 12 (contre-exemple) |
A | 100% Amidon | 13,2 | 20 | N/D | - | N/D |
| Exemple 13 (contre-exemple) |
B | 55% SA latex, 45% Amidon | 19,8 | 40 | N/D | - | N/D |
| Exemple 14 (contre-exemple) |
B | 100% Amidon | 19,5 | 40 | N/D | - | N/D |
| Exemple 15 (selon l’invention) |
B | 100% SA latex | 19,2 | 40 | 2592 | + | + |
| Exemple 16 (selon l’invention) |
B | 100% Mélamine-éther ULF | 19,1 | 40 | 2518 | + | + |
| Exemple 17 (selon l’invention) |
A | 100% Mélamine-éther ULF | 20,1 | 20 | 2543 | + | + |
| Exemple 18 (selon l’invention) |
B | 92% SA latex, 8% PVOH | 16,3 | 40 | 2385 | + | + |
| Exemple 19 (contre-exemple) |
B | 55% SA latex, 45% Amidon | 19,1 | 40 | 2500 | + | - |
| Exemple 20 (selon l’invention) |
B | 70% SA latex, 5% PVOH, 25% Mélamine-éther | 19,6 | 40 | 2483 | + | + |
| Exemple 21 (selon l’invention) |
A | 92% SA latex, 8% PVOH | 12,2 | 20 | 2558 | + | + |
| Exemple 22 (contre-exemple) |
A | 55% SA latex, 45% Amidon | 13,0 | 20 | N/D | - | N/D |
| Exemple 23 (selon l’invention) |
A | 70% SA latex, 5% PVOH, 25% Mélamine-éther | 22,4 | 20 | 2536 | + | + |
| Exemple 24 (contre-exemple) |
B | 100% KEM-101-50 |
19,2 | 40 | 2313 | + | - |
| Exemple 25 (selon l’invention) |
B | 86% KEM-101-50 + 14% KH 700 |
18,9 | 40 | 2342 | + | + |
| Exemple 26 (selon l’invention) |
B | 86% KEM-101-50 + 14% KH 720 |
20 | 40 | 2342 | + | + |
| Exemple 27 (selon l’invention) |
B | 86% Mélange 1:1 KEM-101-50 / Acronal S305D + 14% KH 700 |
18,9 | 40 | 2367 | + | + |
| Exemple 28 (selon l’invention) |
B | 86% Mélange 1:1 KEM-101-50 / Acronal S305D + 14% KH 720 |
19,5 | 40 | 2390 | + | + |
| Exemple 29 (selon l’invention) |
B | 86% Mélange 1:1 KEM-101-50 / Stabilys A040 + 14% KH 720 |
18,8 | 40 | 2422 | + | + |
Substrat papetier A : fibres = 100% cellulose, grammage = 125 g/m
2
, 0% de pigments, porosité de
Gurley
de 8 sec.
Substrat papetier B : fibres = 100% cellulose, grammage = 67 g/m 2 , 23% de pigments (TiO 2 ) en poids sec par rapport au poids sec total du substrat papetier avant imprégnation, porosité de Gurley de 10 sec.
SA latex : latex styrène acrylique
SB latex : latex styrène butadiène
Mélamine-éther ULF : résine mélamine-éther « ultra- low formaldéhyde »
KEM-101-50 : résine époxyde (4,4'-(1-Methylethylidene) bisphenol polymer with 2,2'-[(1-methylethylidene)bis(4,1-phenyleneoxymethylene)]bis[oxirane] ; CAS: 25036-25-3)
KH 700 : durcisseur de type polyamine (polyamine hydrosoluble)
KH 720 : durcisseur de type polyamine (émulsion de polyamine)
Acronal S305D : latex styrène acrylique
Stabilys A040 : amidon
Cohésion du stratifié décoratif (+) : présence d’une cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Cohésion du stratifié décoratif (-) : absence de cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (+) : absence de délamination des feuilles du stratifié décoratif
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (-) : délamination des feuilles du stratifié décoratif
Substrat papetier B : fibres = 100% cellulose, grammage = 67 g/m 2 , 23% de pigments (TiO 2 ) en poids sec par rapport au poids sec total du substrat papetier avant imprégnation, porosité de Gurley de 10 sec.
SA latex : latex styrène acrylique
SB latex : latex styrène butadiène
Mélamine-éther ULF : résine mélamine-éther « ultra- low formaldéhyde »
KEM-101-50 : résine époxyde (4,4'-(1-Methylethylidene) bisphenol polymer with 2,2'-[(1-methylethylidene)bis(4,1-phenyleneoxymethylene)]bis[oxirane] ; CAS: 25036-25-3)
KH 700 : durcisseur de type polyamine (polyamine hydrosoluble)
KH 720 : durcisseur de type polyamine (émulsion de polyamine)
Acronal S305D : latex styrène acrylique
Stabilys A040 : amidon
Cohésion du stratifié décoratif (+) : présence d’une cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Cohésion du stratifié décoratif (-) : absence de cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (+) : absence de délamination des feuilles du stratifié décoratif
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (-) : délamination des feuilles du stratifié décoratif
Dans les exemples du tableau 1, deux substrats papetiers différents ont été imprégnés par size-press avec différentes compositions d’imprégnation puis séchés de manière à former des feuilles de papier de cœur imprégnées 12.
Une pluralité de feuilles de papier de cœur imprégnées 12 pour chaque composition d’imprégnation ont ensuite été empilées de manière à former un cœur 15, le cœur 15 étant recouvert sur sa face supérieure d’une feuille de papier décor imprégné 11, et éventuellement sur sa face inférieure d’une autre feuille de papier décor imprégné 11. L’ensemble a ensuite été stratifié de manière à former un stratifié décoratif 10. Les conditions de stratification utilisées sont les suivantes :
- dans une première étape d’une durée de 30 min, une montée en température de 30°C à 150°C est appliquée à l’empilement, puis
- dans une deuxième étape d’une durée de 12,5 min, la température appliquée à cet empilement est maintenue à 150°C, puis
- dans une troisième étape d’une durée de 5 min, une descente en température de 150°C à 30°C est appliquée à cet empilement. Une pression d’environ 10 MPa est appliquée au stratifié décoratif 10 pendant l’ensemble des trois étapes ci-dessus.
- dans une première étape d’une durée de 30 min, une montée en température de 30°C à 150°C est appliquée à l’empilement, puis
- dans une deuxième étape d’une durée de 12,5 min, la température appliquée à cet empilement est maintenue à 150°C, puis
- dans une troisième étape d’une durée de 5 min, une descente en température de 150°C à 30°C est appliquée à cet empilement. Une pression d’environ 10 MPa est appliquée au stratifié décoratif 10 pendant l’ensemble des trois étapes ci-dessus.
Lorsque le stratifié décoratif 10 présente une cohésion après stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12, ce stratifié décoratif 10 est soumis au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 qui consiste à plonger pendant 2h le stratifié décoratif 10 dans de l’eau bouillante puis évaluer le gonflement du stratifié décoratif 10 et une éventuelle délamination des différentes feuilles formant le stratifié décoratif 10.
Les compositions d’imprégnation comportent environ 30% en poids de solides (c’est-à-dire un extrait sec à environ 30% en poids) et 70% en poids d’eau. La composition de la partie solide (extrait sec) des différentes compositions d’imprégnation est indiquée dans le tableau 1.
La tableau 1 permet de montrer que les compositions d’imprégnation des exemples 6, 7, 10-14 et 22 ne permettent pas d’obtenir un stratifié décoratif 10 présentant une cohésion après stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12.
Les compositions d’imprégnation des exemples 3-5, 8, 19 et 24 permettent d’obtenir un stratifié décoratif 10 présentant une cohésion après stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12 mais le stratifié décoratif 10 perd sa cohésion et se délamine lorsqu’il est soumis au test suivant la norme DIN EN 438-2:2019-03.
De même que l’exemple de référence de l’art antérieur, les compositions d’imprégnation des exemples 1, 2, 9, 15-18, 20, 21, 23, 25-29 (exemples selon l’invention) permettent d’obtenir un stratifié décoratif 10 qui présente une cohésion après stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12, et cette cohésion est conservée lorsque le stratifié décoratif 10 est soumis au test de la norme DIN EN 438-2:2019-03. Ainsi, les exemples selon l’invention ont des performances similaires à celles de l’exemple de la référence de l’art antérieur.
Influence
de la présence de charges et/ou pigments au sein du substrat papetier
| Papier de cœur imprégné | Stratifié obtenu après lamination | ||||||
| Substrat papetier avant imprégnation | Composition de la partie solide (extrait sec) de la composition d’imprégnation (% en poids) |
Degré de saturation (%) | Charge ou Pigment (en poids sec par rapport au poids sec total du papier de cœur imprégné) |
Cohésion du stratifié |
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 |
||
| Référence | Fibres | ||||||
| Exemple 30 (selon l’invention) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 100% Mélamine-éther ULF | 18,6 | 0% | + | + |
| Exemple 31 (selon l’invention) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 100% Mélamine-éther ULF | 20,7 | 20% argile calcinée | + | ++ par rapport à l’exemple 30 |
| Exemple 32 (selon l’invention) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 100% Mélamine-éther ULF | 17,8 | 20% TiO2 | + | ++ par rapport à l’exemple 30 |
| Exemple 33 (contre-exemple) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 55% SA latex, 45% Amidon | 11,7 | 0% | - | N/D |
| Exemple 34 (contre-exemple) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 55% SA latex, 45% Amidon | 12,3 | 22% argile | + | - |
| Exemple 35 (contre-exemple) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 55% SA latex, 45% Amidon | 11,7 | 22% talc | + | - |
| Exemple 36 (selon l’invention) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 55% SA latex, 45% Amidon | 14,3 | 21% argile calcinée | + | + |
| Exemple 37 (selon l’invention) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 55% SA latex, 45% Amidon | 14,9 | 21% TiO2 | + | + |
C : grammage = 80 g/m
2
; énergie de raffinage = 150 kWh/t
Cohésion du stratifié décoratif (+) : présence d’une cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Cohésion du stratifié décoratif (-) : absence de cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (+) : absence de délamination des feuilles du stratifié décoratif
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (++) : amélioration de la résistance
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (-) : délamination des feuilles du stratifié décoratif
Cohésion du stratifié décoratif (+) : présence d’une cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Cohésion du stratifié décoratif (-) : absence de cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (+) : absence de délamination des feuilles du stratifié décoratif
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (++) : amélioration de la résistance
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (-) : délamination des feuilles du stratifié décoratif
Dans les exemples du tableau 2, des substrats papetiers comportant dans leur masse différentes charges ou pigments ont été imprégnés par size-press avec une composition d’imprégnation (à 30% en extrait sec) comportant en extrait sec, soit 100% en poids d’une résine mélamine-éther ULF (100% en poids de l’extrait sec), soit 55% en poids (55% en poids de l’extrait sec) d’un latex styrène acrylique (SA latex) et 45% en poids (45% en poids de l’extrait sec) d’amidon, puis séchés de manière à former des feuilles de papier de cœur imprégnées 12.
De même que pour les exemples du tableau 1, les feuilles de papier de cœur imprégnées 12 ont ensuite été stratifiées ensemble selon les conditions de stratification indiquées pour les essais du tableau 1 de manière à former un stratifié décoratif 10. Lorsque le stratifié décoratif 10 présente une cohésion après stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12, ce stratifié décoratif 10 est soumis au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 qui consiste à plonger pendant 2h le stratifié décoratif 10 dans de l’eau bouillante puis évaluer le gonflement du stratifié décoratif 10 et une éventuelle délamination des différentes feuilles formant le stratifié décoratif 10.
En comparant les exemples 30 à 32, on observe que la présence de 20% en poids sec d’argile calcinée (exemple 31) ou de TiO2(exemple 32) par rapport au poids sec total du substrat papetier après imprégnation permet d’améliorer la résistance du stratifié décoratif 10 au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 car l’augmentation de l’épaisseur et l’augmentation de la masse du stratifié décoratif 10 suite au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 sont limitées dans les exemples 31 et 32 par rapport aux résultats obtenus pour l’exemple 30.
En comparant les exemples 33 à 35, on observe que la présence de 22% en poids sec d’argile (exemple 34) ou de talc (exemple 35) par rapport au poids sec total du substrat papetier après imprégnation permet d’apporter de la cohésion au stratifié décoratif 10 obtenu par stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12. En revanche, la présence de ces charges ne permet pas de conserver la cohésion du stratifié décoratif 10 lorsque ce dernier est soumis au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 puisqu’une délamination est observée.
En comparant les exemple 33 et 36-37, on observe que la présence de 21% en poids sec d’argile calcinée (exemple 36) ou de TiO2(exemple 37) par rapport au poids sec total du substrat papetier après imprégnation permet d’obtenir un stratifié décoratif 10 cohésif dont la cohésion est conservée lorsque le stratifié décoratif 10 est soumis au test de la norme DIN EN 438-2:2019-03.
Ainsi, pour une composition d’imprégnation donnée, la présence de charges et/ou de pigments dans la masse du substrat papetier peut permettre d’augmenter la cohésion du stratifié décoratif 10 obtenu par stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12 et/ou sa résistance au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03. Cet effet peut s’expliquer par le fait que la présence de charges et/ou pigments résulte en une modification de la structure poreuse du substrat papetier qui permet son imprégnation de manière plus rapide et plus homogène. Ainsi, pour des conditions d’imprégnation données, le degré de saturation, c’est-à-dire de la quantité de composition d’imprégnation dans le papier de cœur imprégné 12, est augmenté.
Pour un substrat papetier donné et des conditions d’imprégnation données, les variations du degré du saturation obtenues pour différentes compositions d’imprégnation peuvent s’expliquer par les variations de viscosité de la composition d’imprégnation. En effet, moins la composition d’imprégnation est visqueuse, plus elle pénètrera dans le substrat papetier, et donc plus le degré de saturation sera élevé.
I
nfluence
de la présence de fibres synthétiques au sein du substrat papetier
| Papier de cœur imprégné | Stratifié obtenu après lamination | ||||||
| Substrat papetier avant imprégnation | Composition de la partie solide (extrait sec) de la composition d’imprégnation (% en poids) |
Degré de saturation (%) | Charge ou Pigment (en poids sec par rapport au poids sec total du papier de cœur imprégné) |
Cohésion du stratifié | Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 |
||
| Référence | Fibres | ||||||
| Exemple 32 (selon l’invention) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 100% Mélamine-éther ULF | 17,8 | 20% TiO2 | + | + |
| Exemple 38 (selon l’invention) |
C | 80 parts de cellulose naturelle + 20 parts Kuralon VPB 101 |
100% Mélamine-éther ULF | 18,3 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 32 |
| Exemple 39 (selon l’invention) |
C | 60 parts de cellulose naturelle + 40 parts Kuralon VPB 101 |
100% Mélamine-éther ULF | 19,2 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 38 |
| Exemple 40 (selon l’invention) |
C | 80 parts de cellulose naturelle + 20 parts N720 |
100% Mélamine-éther ULF | 19,8 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 32 |
| Exemple 41 (selon l’invention) |
C | 60 parts de cellulose naturelle + 40 parts N720 |
100% Mélamine-éther ULF | 21,6 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 40 |
| Exemple 42 (selon l’invention) |
C | 80 parts de cellulose naturelle + 20 parts N720H |
100% Mélamine-éther ULF | 20,2 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 32 |
| Exemple 43 (selon l’invention) |
C | 60 parts de cellulose naturelle + 40 parts N720H |
100% Mélamine-éther ULF | 22,5 | 19% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 42 |
| Exemple 37 (selon l’invention) |
C | 100 parts de cellulose naturelle | 55% SA latex, 45% Amidon | 14,9 | 21% TiO2 | + | + |
| Exemple 44 (selon l’invention) |
C | 80 parts de cellulose naturelle + 20 parts Kuralon VPB 101 |
55% SA latex, 45% Amidon | 17,6 | 21% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 37 |
| Exemple 45 (selon l’invention) |
C | 60 parts de cellulose naturelle + 40 parts Kuralon VPB 101 |
55% SA latex, 45% Amidon | 17,9 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 44 |
| Exemple 46 (selon l’invention) |
C | 80 parts de cellulose naturelle + 20 parts N720 |
55% SA latex, 45% Amidon | 18,1 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 37 |
| Exemple 47 (selon l’invention) |
C | 60 parts de cellulose naturelle + 40 parts N720 |
55% SA latex, 45% Amidon | 19,4 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 46 |
| Exemple 48 (selon l’invention) |
C | 80 parts de cellulose naturelle + 20 parts N720H |
55% SA latex, 45% Amidon | 17,9 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 37 |
| Exemple 49 (selon l’invention) |
C | 60 parts de cellulose naturelle + 40 parts N720H |
55% SA latex, 45% Amidon | 20,1 | 20% TiO2 | + | ++ Par rapport à l’exemple 48 |
C : grammage = 80 g/m
2
; énergie de raffinage = 150 kWh/t
SA latex : latex styrène acrylique
Mélamine-éther ULF : résine mélamine-éther « ultra- low formaldéhyde »
Kuralon VPB 101 : fibres synthétiques de PVA (2,9 dtex ; diamètre de 17 µm ; longueur de 4 mm ; température de fusion : 80°C)
N720 : fibres synthétiques bi-composant polyester / PET (2,2 dtex ; diamètre de 14 µm ; longueur de 5-10 mm ; température de fusion : 110°C)
N720H : fibres synthétiques bi-composant polyester / PET (2,3 dtex ; diamètre de 15 µm ; longueur de 5 mm ; température de fusion : 130 °C)
Cohésion du stratifié décoratif (+) : présence d’une cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Cohésion du stratifié décoratif (-) : absence de cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (+) : absence de délamination des feuilles du stratifié décoratif
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (++) : amélioration de la résistance
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (-) : délamination des feuilles du stratifié décoratif
SA latex : latex styrène acrylique
Mélamine-éther ULF : résine mélamine-éther « ultra- low formaldéhyde »
Kuralon VPB 101 : fibres synthétiques de PVA (2,9 dtex ; diamètre de 17 µm ; longueur de 4 mm ; température de fusion : 80°C)
N720 : fibres synthétiques bi-composant polyester / PET (2,2 dtex ; diamètre de 14 µm ; longueur de 5-10 mm ; température de fusion : 110°C)
N720H : fibres synthétiques bi-composant polyester / PET (2,3 dtex ; diamètre de 15 µm ; longueur de 5 mm ; température de fusion : 130 °C)
Cohésion du stratifié décoratif (+) : présence d’une cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Cohésion du stratifié décoratif (-) : absence de cohésion entre les feuilles du stratifié décoratif après stratification
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (+) : absence de délamination des feuilles du stratifié décoratif
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (++) : amélioration de la résistance
Test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 (-) : délamination des feuilles du stratifié décoratif
Dans les exemples du tableau 3, des substrats papetiers comportant dans leur masse 20% de TiO2en poids sec par rapport au poids sec total du substrat papetier après imprégnation et différents mélanges de fibres cellulosiques et synthétiques ont été imprégnés par size-press avec une résine d’imprégnation comportant en extrait sec, soit 100% en poids d’une résine mélamine-éther ULF, soit 55% en poids d’un latex styrène acrylique (SA latex) et 45% en poids d’amidon, puis séchés de manière à former des feuilles de papier de cœur imprégnées 12.
De même que pour les exemples des tableaux 1 et 2, les feuilles de papier de cœur imprégnées 12 ont ensuite été stratifiées ensemble selon les conditions de stratification indiquées pour les essais du tableau 1 de manière à former un stratifié décoratif 10. Lorsque le stratifié décoratif 10 présente une cohésion après stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12, ce stratifié décoratif 10 est soumis au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 qui consiste à plonger pendant 2h le stratifié décoratif 10 dans de l’eau bouillante puis évaluer le gonflement du stratifié décoratif 10 et une éventuelle délamination des différentes feuilles 12 formant le cœur 15.
En comparant les exemples 32 et 38, 32 et 40, 32 et 42, on observe que la présence de fibres synthétiques dans le substrat papetier permet d’améliorer la résistance du stratifié décoratif 10 au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 car l’augmentation de l’épaisseur et l’augmentation de la masse du stratifié décoratif 10 suite au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03 sont réduites dans les exemples 38, 40 et 42 par rapport à l’exemple 32. Les mêmes observations sont effectuées en comparant les exemples 37 et 44, 37 et 46, 37 et 48.
En comparant les exemples 38 et 39, 40 et 41, 42 et 43, on observe que l’augmentation de la proportion de fibres synthétiques au sein du substrat papetier permet d’améliorer encore la résistance du stratifié décoratif 10 au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03. Les mêmes observations sont effectuées en comparant les exemples 44 et 45, 46 et 47, 48 et 49.
Ainsi, pour une composition d’imprégnation donnée, la présence de fibres synthétiques dans le substrat papetier peut permettre d’augmenter la résistance du stratifié décoratif 10 obtenu par stratification des feuilles de papier de cœur imprégnées 12 au test selon la norme DIN EN 438-2:2019-03. Cet effet peut s’expliquer par le fait que la présence de fibres synthétiques permet d’augmenter, pour des conditions d’imprégnation données, le degré de saturation, c’est-à-dire de la quantité de composition d’imprégnation dans le papier de cœur imprégné 12.
Par ailleurs, les exemples du tableau 3 montrent que pour une composition d’imprégnation donnée et une proportion donnée de fibres synthétiques dans le substrat papetier, la résistance est améliorée lorsque la température de fusion des fibres synthétiques augmente. Cela peut s’expliquer par le fait qu’une température de fusion des fibres synthétiques suffisamment élevée permet aux fibres synthétiques de fondre uniquement au cours du procédé de stratification HPL effectué à chaud et non au préalable, notamment durant la fabrication du substrat papetier sur la machine à papier. La fusion des fibres synthétiques au cours de la stratification permet alors aux fibres synthétiques de jouer un rôle d’adhésif entre les feuilles de papier de cœur imprégnées 12 (thermocollage) et donc d’augmenter la cohésion et la résistance du cœur 15 et donc du stratifié décoratif 10.
Claims (15)
- Papier de cœur imprégné (12) pour stratifié décoratif (10), notamment stratifié décoratif haute-pression, obtenu par imprégnation d’un substrat papetier avec une composition d’imprégnation aqueuse comportant une ou plusieurs résines choisies parmi les résines mélamine-éther, les résines acryliques, les résines époxy et leurs mélanges.
- Papier de cœur imprégné (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition d’imprégnation comporte une résine mélamine-éther, notamment au moins 90%, mieux au moins 95%, en poids sec d’une résine mélamine-éther, ou une résine acrylique, notamment au moins 90%, mieux au moins 95%, en poids sec d’une résine acrylique, ou un mélange résine époxy et durcisseur, notamment au moins 90%, mieux au moins 95%, en poids sec de ce mélange.
- Papier de cœur imprégné (12) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la composition d’imprégnation comporte un polymère hydrosoluble, notamment choisi parmi un amidon, un amidon modifié, un alcool polyvinylique et leurs mélanges.
- Papier de cœur imprégné (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat papetier comporte au moins 45% en poids sec, mieux au moins 90 % en poids sec, encore mieux au moins 95 % en poids sec, de fibres cellulosiques par rapport au poids sec total du substrat papetier.
- Papier de cœur imprégné (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat papetier comporte des fibres cellulosiques et au moins un composé synthétique thermofusible dans un rapport massique en poids sec supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 15:1 de la totalité des fibres cellulosiques par rapport à la totalité du ou des composé(s) synthétique(s) thermofusible(s), mieux supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 10:1, encore mieux supérieur ou égal à 1:1 et inférieur ou égal à 4:1.
- Papier de cœur imprégné (12) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le composé synthétique thermofusible comporte ou est constitué d’un polymère thermoplastique, le polymère thermoplastique étant notamment choisi parmi les familles des polymères acryliques, des polyuréthanes, des polyoléfines, notamment du polyéthylène (PE), du polypropylène (PP), de l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), de l'éthylène-acide acrylique (EAA), du méthacrylate d'éthylène (EMA), du méthacrylate de méthyléthylène (EMMA), du chlorure de polyvinylidène (PVDC), des polyesters (PES), notamment du poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), de l’acide polylactique (PLA), des polyamides, de l’alcool polyvinylique (PVA ou PVOH), du poly(chlorure de vinyle) (PVC), de l’éthylène alcool vinylique (EVOH), du poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), leurs copolymères et leurs mélanges, le composé synthétique thermofusible étant notamment sous la forme de fibres, notamment choisies parmi des fibres mono-composant, multi-composants, notamment bi-composants, et leurs mélanges.
- Papier de cœur imprégné (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poids sec de la composition d’imprégnation est compris entre 15% et 45%, mieux entre 15% et 30%, du poids sec total du papier de cœur imprégné.
- Papier de cœur imprégné (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le papier de cœur imprégné (12) présente un grammage compris entre 50 et 400 g/m2, de préférence entre 60 et 200 g/m2.
- Papier de cœur imprégné (12) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat papetier comporte au moins une charge et/ou au moins un pigment, notamment choisi parmi les pigments minéraux, tels que par exemple le dioxyde de titane, les argiles, les argiles calcinées, le talc, le carbonate de calcium, les oxydes de fer, le kaolin, le kaolin calciné, les terres de diatomées, les silices, notamment colloïdales, les pigments organiques, tels que par exemple des composés azoïques ou naphtols, les pigments synthétiques, le sulfate de baryum, l’aluminium tri-hydraté et leurs mélanges, de préférence choisi parmi le dioxyde de titane, les argiles calcinées et leurs mélanges.
- Papier de cœur imprégné (12) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le poids sec de la charge et/ou du pigment est compris entre 5% et 40%, de préférence entre 8% et 36%, du poids sec total du papier de cœur imprégné.
- Procédé de fabrication d’un papier de cœur imprégné (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, comportant l’imprégnation d’un substrat papetier avec une composition d’imprégnation aqueuse comportant une ou plusieurs résines choisies parmi les résines mélamine-éther, les résines acryliques, les résines époxy et leurs mélanges.
- Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le substrat papetier est imprégné en ligne sur la machine à papier, de préférence par size-press.
- Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le substrat papetier est imprégné à un degré de saturation compris entre 15% et 45%, mieux entre 15% et 30%, en poids sec.
- Cœur (15) pour stratifié décoratif (10), notamment stratifié décoratif haute-pression, comportant au moins une feuille de papier de cœur imprégné (12) tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ou obtenu selon le procédé tel que défini selon l’une quelconque des revendication 11 à 13, notamment au moins deux feuilles, mieux entre 10 et 100 feuilles, encore mieux entre 20 et 50 feuilles, se superposant au moins partiellement, mieux totalement.
- Stratifié décoratif (10), notamment stratifié décoratif haute-pression, comportant un cœur (15) selon la revendication 14, et notamment au moins une feuille de papier décor imprégnée (11) disposée sur au moins l’une des deux faces principales opposées du cœur (15).
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