PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN PANNEAU MÉTALLIQUE ET PANNEAU MÉTALLIQUE

Description

[0001] La forte augmentation de consommation d'acier inoxydable ces dernières années, dans les industries diverses telles que l'électrodomestique (frigos, lave-vaisselles, fours, micro-ondes, etc.), les ascenseurs, les chambres froides de l'hôtellerie, et tout type de meubles métalliques décoratifs, ont engendré une grande augmentation du prix de cet acier. Cette forte demande sur le marché, jointe à la recherche de nouveaux revêtements, qui permettent de protéger l'acier inoxydable contre les taches et les facteurs de corrosion tout en soignant son esthétique, ont provoqué un développement continu de nouveaux produits qui peuvent se diviser en deux groupes :

1) Le développement de nouveaux revêtements organiques transparents sur l'acier inoxydable, qui permettent de garder ses caractéristiques esthétiques ; qui protègent le matériau contre la corrosion; qui permettent l'utilisation d'aciers composés d'alliages plus faibles, de coûts moins élevés (de produits).

2) Le développement de nouveaux revêtements organiques, à base de film qui imite le design de l'acier inoxydable, appliqués sur de l'acier à faible teneur en carbone, laminé à froid et galvanisé; qui permettent d'obtenir le même aspect et apportent une résistance adéquate contre la corrosion dans les secteurs cités.

Problèmes à résoudre

[0002] Dans le premier cas, le prix de l'acier continue d'être élevé, puisque le substrat est en acier inoxydable, et la résistance à la corrosion nécessaire pour certaines utilisations n'est pas aussi élevée que celle de l'acier inoxydable. Cependant, leur grand avantage réside dans leur aspect métallique et la possibilité de designs différents.

[0003] Dans le second cas, l'aspect de l'acier n'est pas aussi beau que celui de l'acier inoxydable lui-même, il n'a pas celui du métal mais celui de la matière plastique. Cependant la résistance à la corrosion est suffisante pour un grand nombre d'utilisations et le prix est beaucoup plus compétitif.

[0004] En conclusion, le travail des grandes usines sidérurgiques du marché a consisté à essayer d'améliorer l'esthétique' d'un substrat à faible teneur en carbone en utilisant des méthodes mécaniques pour imiter celle de l'acier inoxydable et en appliquant une série de couches organiques pour augmenter la résistance à la corrosion.

[0005] Mais les produits connus (panneaux métalliques) ne sont pas satisfaisants puisqu'ils ne remplissent même pas les exigences des secteurs industriels précités parce que :

• L'emboutissage du matériau, suivant un essai ECCA T6, est inférieure à 8mm (valeur requise dans le secteur électrodomestique, des ascenseurs, etc.) (L'adhérence du revêtement organique est inférieur à celle qui est requise)
• La résistance au pliage, suivant un essai ECCA T7, est de 0,5-1lT (valeur requise 0-0,5T) (le revêtement métallique se fissure et entraîne la fissure du revêtement organique).
• La résistance à la corrosion en chambre à brouillard salin selon un essai ECCA T8 est inférieure à 1 50 heures (elle doit durer 300 à 500 heures) (le matériau se corrode et devient inutilisable - ECCA signifie European Coil Coating Association, ses codes d'essai sont normalisés pour ce secteur et pour d'autres secteurs, de plus ils sont en corrélation avec les normes ISO, EN et ASTM).

[0006] Le Demandeur a étudié le problème et, d'après les essais effectués dans ses installations, il explique la principale cause du problème de cette façon: si l'on agit mécaniquement sur un substrat métallique en acier à faible teneur en carbone revêtu d'un métal protecteur (par exemple : le zinc, le chrome, l'étain,...) qui, améliore sa résistance à la corrosion (le zinc dans l'acier galvanisé, l'étain dans le fer blanc ou le chrome dans la tôle chromée), le métal protecteur s'abimeet même si l'on applique un revêtement organique, le comportement du matériau n'est pas valide.

[0007] La solution proposée par le Demandeur consiste à inverser dans le temps les phases de revêtement et de satinage, en proposant un nouveau processus où l'on satine d'abord et où l'on revêt ensuite.

[0008] Nous exposerons d'autres problèmes et leur solution plus loin.

[0009] Concrètement, le processus proposé pour la fabrication d'un panneau métallique à partir d'une plaque d'acier à faible teneur en carbone, comprise entre 0,10% et 0,20%, et d'une épaisseur comprise entre 0,10mm et 2,00mm consiste à soumettre la plaque à deux traitements:

a) d'abord, un satinage mécanique par brunissage à l'oxyde d'aluminium dont la vitesse est de 4 à 20 mètres/minute ; et ensuite

b) un revêtement de la plaque satinée : elle est revêtue par électrolyse, d'une couche de métal protecteur choisi entre le chrome, l'étain et le zinc dont la quantité est comprise entre 40 mg/m² et 500 mg/m².

[0010] Ce processus de fabrication inclut aussi des bains pour nettoyer la plaque d'acier recouverte par la feuille de métal protecteur. Le dernier bain est réalisé avec de l'eau d'une conductivité inférieure à 50µS/cm.

[0011] Si l'on applique le processus proposé, on obtient ceci :

1) Le substrat de base est un acier à faible teneur en carbone (de 0,10% à 0,20%) laminé à froid ou galvanisé ou en fer blanc d'épaisseur (de 0,10 mm à 2,00mm) ce qui réduit le coût du produit.

2) Ce substrat est satiné mécaniquement par un processus semblable à celui de l'acier inoxydable, ce qui lui donne un design et une esthétique comparables à l'acier.

3) Ensuite, le satiné est revêtu d'une fine couche de chrome, d'étain ou de zinc (de 40mg/m2 à 500mg/m²) qui remplit deux fonctions. D'une part, le métal protecteur agit pour améliorer la résistance à la corrosion du métal de base, et d'autre part, il rend la surface plus homogène et l' aspect plus brillant et métallique, semblable à celui de l'acier inoxydable. En déposant par électrolyse cette fine couche de chrome après le satinage mécanique, on évite que le satinage endommage le matériau protecteur qui reste intact et permet une bonne adhérence du revêtement organique.

[0012] Grâce à ce nouveau processus, on peut obtenir les valeurs demandées par les clients lors des tests mentionnés précédemment ; et l'application aux dits secteurs d'un produit d'esthétique semblable à l'inoxydable, avec des propriétés mécaniques et anticorrosives plus acceptables et à un coût bien inférieur.

Description du processus

[0013] Le processus se compose des phases suivantes :

1) Le substrat de base du produit est un acier à faible teneur en carbone (de 0,10% à 0,20%) (Ses caractéristiques mécaniques, limite d'élasticité, limite de rupture et d'allongement correspondent aux normes), son épaisseur est comprise entre 0,10mm et 2,00mm ,il est satiné mécaniquement au moyen de rouleaux ou de bandes de brunissage d'oxyde d'aluminium pour toutes les finitions standards homologuées internationalement (degrés 60-320 ou finition "Scotch Brite"- par un processus dont le classement de vitesse est de 4 à 20 mètres/minutes.)

2) Le substrat satiné est revêtu, au moyen d'électrolyse, par un métal protecteur (chrome, étain ou zinc) (cela pourrait être un alliage entre eux) d'une quantité comprise entre 40 mg/m² et 500 mg/m². On obtient une surface homogène, brillante et qui garde le design satiné sur le substrat de base
On appelle métal protecteur le métal qui sera corrodé, par les conditions du milieu ambiant, à la place du fer (Fe), composant de l'acier.

3) Le matériau obtenu est traité chimiquement au moyen d'une série de bains pour le nettoyage, le dégraissage chimique et les lavages, dont le dernier est réalisé avec un bain d'eau déminéralisée d'une conductivité inférieure à a 50µS/cm.

4) Le matériau est préparé pour recevoir un adhésif sur le côté extérieur ou la partie visible; la résine de base peut être en polyester, en polyuréthane ou acrylique, sous la forme d'une feuille de 10 à 50 microns, humide (avant le processus de séchage) et elle reçoit une impression en polyester, polybutyral, époxy ou polyuréthane. Le matériau est introduit dans un four où le métal peut atteindre une température de 150 à 210°C afin de sécher le revêtement organique liquide ; à sa sortie, on lui applique un film PET qui scelle le produit.

5) (Phase optionnelle) Après les bains pour le nettoyage, et en option, on peut appliquer, pour augmenter encore plus la résistance à la corrosion des produits particulièrement agressifs, une impression transparente à l'eau, sur laquelle on déposera une fine couche d'un matériau noble (par exemple : zirconium, titane) (inférieure à 10mg/m²). Cette impression est séchée dans un four qui permet d'obtenir un métal à 100°C, afin de faire évaporer l'eau de l'impression.

6) (2e phase optionnelle) De manière optionnelle, on peut placer un film protecteur après l'application du film PET pour permettre au client l'usinage de l'acier sans endommager les revêtements.

[0014] Le produit résultant de ce processus présente des améliorations importantes par rapport à un produit conventionnel, les essais suivants font preuve de ces améliorations.

Essais	Produit Conventionnel	Produit de l'invention
ECCA T6
(Emboutissage Erichsen)	Inférieur à 6mm	supérieur à 8mm
ECCA T7
Resistance au
Pliage	0.5-1 T (craquelage substrat)	OT sans craquelage
ECCA T8
Resistance à la corrosion en
Chambre de brouillard salin	Inférieur à 150h	300-500h
ECCA T9
Resistance à l'immersion
en eau	Inférieur à 100h	500h
ECCA T13
Resistance au vieillissement
par la chaleur	200h à 120°C	500h à 120°C

Exemples:

Exemple 1

[0015] Substrat : Acier laminé à froid à faible teneur en carbone (0,12%) et d'une épaisseur de 0,50mm.

[0016] Satinage : Processus de satinage appliqué sur le substrat de façon mécanique au moyens de brunissage à l'oxyde d'aluminium à un degré standard et dénommé sur le marché «Scotch Brite », et qui imite la finition de l'acier inoxydable.

[0017] Revêtement de chrome : dépôt de chrome par électrolyse sur le substrat satiné ,d'une couche équivalente à 140mg/m².

[0018] Traitement chimique : nettoyage chimique au moyen d'une série de dégraissages et de lavages, dont le dernier est réalisé avec de l'eau déminéralisée de conductivité inférieure à 50µS/cm.

[0019] Application de revêtement organique liquide : application d'un adhésif polyester (15 microns) sur le côté visible et d'une impression époxy (10 microns) sur la face cachée. Séchage du produit dans un four, température du métal supérieure à 150°C.

[0020] Application d'un film PET : film PET brillant.

[0021] Application d'un film protecteur : film protecteur (50 microns d'épaisseur).

Exemple 2

[0022] Substrat: Acier laminé à froid à faible teneur en carbone (0,12%) et de 0,40mm d'épaisseur.

[0023] Satinage : processus de satinage appliqué sur le substrat de manière mécanique par brunissage à l'oxyde d'aluminium d'un degré standard et dénommé sur le marché « grade 220 » ; qui ressemble à la finition de l'acier inoxydable.

[0024] Revêtement de chrome: dépôt de zinc par électrolyse sur le substrat satiné, d'une couche équivalente à 50mg/m².

[0025] Traitement chimique : nettoyage chimique au moyen d'une série de dégraissages et de lavages, dont le dernier est réalisé avec de l'eau déminéralisée d'une conductivité inférieure à 50µS/cm. Application d'une impression à l'eau pour poser du titane en quantité inférieure à 10mg/m².

[0026] Application de revêtement organique liquide : application d'un adhésif acrylique (25 microns) sur le côté visible et d'une impression époxy-polyester (10 microns) sur la face cachée. Séchage du produit en four à température du métal à 150°C.

[0027] Application d'un film PET : film PET mat teinté.

[0028] Application d'un film protecteur : film de 50 microns d'épaisseur.

Exemple 3

[0029] Substrat : Acier galvanisé à faible teneur en carbone (0,12%) et de 0,60mm d'épaisseur.

[0030] Satinage : Processus de satinage appliqué sur le substrat de façon mécanique au moyen d'oxyde d'aluminium d'un degré standard et dénommé sur le marché « Scotch Brite »; il ressemble à la finition de l'acier inoxydable.

[0031] Revêtement de chrome: dépôt de zinc par électrolyse sur le substrat satiné d'une couche équivalente à 100mg/m².

[0032] Traitement chimique : nettoyage chimique au moyen d'une série de dégraissages et de lavages, dont le dernier est réalisé avec de l'eau déminéralisée d'une conductivité inférieure à 50µS/cm. Application d'une impression à l'eau pour poser du Zirconium en quantité inférieure à 10mg/m².

[0033] Application de revêtement organique liquide : application d'un adhésif polyester (15 microns) sur le côté visible et d'une impression époxy-polyester (10 microns) sur la face cachée. Séchage du produit en four; métal à 150°C. à température du métal à 150°C.

[0034] Application d'un film PET : film PET mat transparent.

[0035] Application d'un film protecteur : film protecteur de 50 microns d'épaisseur.

Revendications

1. processus de fabrication d'un panneau métallique, caractérisé en ce qu'à une plaque d'acier à faible teneur en carbone, entre 0,10% et 0,20%, et d'une épaisseur entre 0,10 mm et 2,00mm est soumise à :

a) dans une première phase, à un satinage mécanique par brunissage à l'oxyde d'aluminium dont la vitesse est de 4 à 20 mètres/minute ; et ensuite

b) à une seconde phase dans laquelle la plaque satinée est recouverte par électrolyse, d'un revêtement de métal protecteur choisi entre le chrome, l'étain et le zinc dont la quantité est comprise entre 40 mg/m² et 500 mg/m².

2. Processus de fabrication d'un panneau métallique, selon la revendication précédente, est caractérisé en ce que la plaque d'acier er revêtue par la couche de métal protecteur est soumise à des bains pour le nettoyage dont le dernier étant réalisé avec de l'eau d'une conductivité inférieure à 50µS/cm.

3. Processus de fabrication d'un panneau métallique, selon les revendications précédentes, est caractérisé en ce qu'après les bains pour le nettoyage, on lui applique une impression transparente à l'eau avec un matériau noble, pour déposer une fine couche d'une quantité inférieure à 10mg/m² de zirconium ou de titane ; ensuite, on fait évaporer l'eau de l'impression.

4. Processus de fabrication d'un panneau métallique, est caractérisé en ce qu'on lui applique ensuite sur le côté extérieur ou sur la partie visible, un adhésif dont la résine de base peut être en polyester, en polyuréthane ou acrylique, sur une couche de 10 à 50 microns, humide (avant le processus de séchage) ; puis une impression en polyester, polybutyral , époxy ou polyuréthane sur le côté intérieur ou non visible ; après quoi, le panneau est introduit dans un four où le métal est soumis à une température de 150 à 210°C afin de sécher le revêtement organique liquide ; à sa sortie du four, on lui applique un film PET qui scelle le produit.

5. Le panneau métallique est caractérisé en ce qu'il est constitué d'une plaque d'acier à faible teneur en carbone, entre 0,10mm et 2,00mm, d'un côté extérieur satiné mécaniquement, et est recouvert d'une feuille de métal protecteur choisi entre le chrome, l'étain, le zinc et d'une quantité comprise entre 40 mg/m² et 500mg/m²_.