FR2869899A1 - Production of a non-slip surface on a smooth surface by sintering a mineral powder on the surface, notably for sanitary ware and floor tiles - Google Patents
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Abstract
Description
2869899 12869899 1
PROCEDE D'OBTENTION D'UNE SURFACE ANTIDERAPANTE SUR UN METHOD FOR OBTAINING A NON-SLIP SURFACE ON A
SUBSTRAT ET SUBSTRAT COMPORTANT UNE SURFACE SUBSTRATE AND SUBSTRATE HAVING SURFACE
ANTIDERAPANTE AINSI OBTENUEANTIDERAPANTE SO OBTAINED
La présente invention se rapporte à un procédé d'obtention d'une surface antidérapante sur un substrat ainsi qu'à un substrat comportant une surface antidérapante ainsi obtenue, l'invention étant plus particulièrement destinée aux supports en céramique émaillée ou non tels que les installations sanitaires. The present invention relates to a method for obtaining a non-slip surface on a substrate and to a substrate comprising a non-slip surface thus obtained, the invention being more particularly intended for ceramic enamelled or non-enamelled supports such as installations. health.
Les bacs à douche, les baignoires, les carreaux utilisés pour les revêtements de sol sont généralement réalisés en céramique dont au moins la surface fonctionnelle et/ou visible est lisse, sans aspérités, afin de ne pas retenir les impuretés et faciliter l'entretien. The shower trays, baths, tiles used for flooring are generally made of ceramic whose at least the functional and / or visible surface is smooth, without asperities, so as not to retain impurities and facilitate maintenance.
Selon un mode de réalisation, ces éléments peuvent être émaillés. Par émaillé, on entend pour la suite de la description un revêtement à base d'un produit vitreux qui, porté à une température convenable et fondu, se solidifie et devient inaltérable. According to one embodiment, these elements can be glazed. By enamelled is meant for the rest of the description a coating based on a vitreous product which, brought to a suitable temperature and melted, solidifies and becomes unalterable.
Cette absence d'aspérités qui facilite l'entretien rend toutefois ces surfaces glissantes, d'autant plus qu'elles sont généralement mouillées et qu'on y marche 15 pieds nus. This lack of asperities that facilitates maintenance, however, makes these surfaces slippery, especially since they are usually wet and walking 15 barefoot.
Pour éviter les chutes, une première solution consiste à placer un revêtement plastique antidérapant, fixé à l'aide de ventouses sur la surface lisse. Cette solution n'est pas satisfaisante car le revêtement et plus particulièrement l'interstice entre ce dernier et la surface lisse constituent des nids à salissures et à bactéries. To avoid falls, a first solution is to place a non-slip plastic coating, secured with suction cups on the smooth surface. This solution is not satisfactory because the coating and more particularly the gap between the latter and the smooth surface are nests to dirt and bacteria.
2869899 2 Une autre solution consiste à créer au niveau de la surface un relief lors du moulage du support. Là encore, cette solution n'est pas satisfaisante. En effet, soit le relief est peu marqué et relativement facile à réaliser mais dans ce cas il est relativement peu efficace et la surface est glissante ou soit le relief est très prononcé et procure de bonnes caractéristiques antidérapantes mais dans ce cas il est relativement difficile à réaliser, donc coûteux, et ne procure pas une sensation agréable au toucher. 2869899 2 Another solution is to create at the surface a relief during molding of the support. Again, this solution is not satisfactory. Indeed, the relief is not very marked and relatively easy to achieve but in this case it is relatively inefficient and the surface is slippery or the relief is very pronounced and provides good anti-slip characteristics but in this case it is relatively difficult to realize, so expensive, and does not provide a pleasant feeling to the touch.
Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé d'obtention d'une surface antidérapante sur un substrat lisse tel que par exemple un élément de sanitaire, relativement simple à mettre en oeuvre, permettant d'obtenir une surface étanche et facile à entretenir. Also, the present invention aims to overcome the drawbacks of the prior art by providing a method for obtaining a non-slip surface on a smooth substrate such as for example a sanitary element, relatively simple to implement, allowing to obtain a waterproof and easy-to-maintain surface.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'obtention d'une surface antidérapante caractérisé en ce qu'il consiste à rapporter une composition à base d'au moins une poudre minérale au niveau de la surface lisse d'un substrat et à fritter ladite composition par une élévation de température localisée de manière à former en surface des éléments frittés, en relief, reliés au substrat par diffusion de la matière lors du frittage entre les éléments frittés et le substrat. For this purpose, the subject of the invention is a process for obtaining a non-slip surface, characterized in that it consists in relating a composition based on at least one mineral powder to the level of the smooth surface of a substrate. and sintering said composition by a localized temperature rise so as to form surface sintered, embossed elements connected to the substrate by diffusion of the material during sintering between the sintered elements and the substrate.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va 20 suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'une surface antidérapante obtenue à partir du procédé de l'invention, illustrant une variante avec un motif en forme de fleur, la figure 2 est une vue en coupe de la surface illustrant les points frittés en relief, - la figure 3 est une vue de dessus d'un point fritté en relief, 2869899 3 - les figures 4A à 4b représentent un synoptique d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention, et - les figures 5A à 5C représentent un synoptique d'un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention. Other features and advantages will become apparent from the following description of the invention, a description given by way of example only, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a plan view of a non-slip surface; obtained from the process of the invention, illustrating an alternative with a flower-shaped pattern, FIG. 2 is a cross-sectional view of the surface illustrating the sintered raised dots, FIG. 3 is a top view of FIG. FIGS. 4A to 4b show a block diagram of one embodiment of the method according to the invention, and FIGS. 5A to 5C show a block diagram of another embodiment of the method according to the invention. the invention.
Le procédé de l'invention est décrit appliqué à un élément de sanitaire tels que les bacs à douche, les baignoires. Ce type d'élément généralement réalisé en céramique éventuellement émaillée comprend au moins une surface lisse. The method of the invention is described applied to a sanitary element such as shower trays, bathtubs. This type of element generally made of optionally enamelled ceramic comprises at least one smooth surface.
Selon l'invention, le procédé d'obtention d'une surface antidérapante consiste à rapporter une composition à base d'au moins une poudre minérale au niveau de la surface lisse d'un substrat 10 à rendre antidérapant et à fritter ladite composition par une élévation de température localisée de manière à former en surface des éléments 12 frittés en relief, reliés au substrat 10 par diffusion de la matière lors du frittage entre les éléments frittés 12 et le substrat 10. According to the invention, the method for obtaining a non-slip surface consists of bringing a composition based on at least one mineral powder to the level of the smooth surface of a substrate 10 to make it non-slip and to sinter the said composition by a elevation of temperature localized so as to form surface sintered elements 12, connected to the substrate 10 by diffusion of the material during sintering between the sintered elements 12 and the substrate 10.
A la fin du procédé, on obtient des éléments frittés 12 en relief par rapport au reste de la surface, comme illustré par la figure 2, cette différence de relief se traduisant par un effet antidérapant. At the end of the process, sintered elements 12 are obtained in relief relative to the remainder of the surface, as illustrated in FIG. 2, this difference in relief resulting in an anti-slip effect.
Selon un premier mode de réalisation, comme illustré par les figures 4A à 4D, le substrat 10 (non revêtu sur la figure 4A) est revêtu au niveau de la surface à rendre antidérapante d'au moins une couche 14 d'épaisseur sensiblement constante comme illustré par la figure 4B. Ce ou ces dépôts peuvent être réalisés de manière simultanée ou successive, par tout moyen approprié tel que par pulvérisation par exemple. According to a first embodiment, as illustrated by FIGS. 4A to 4D, the substrate 10 (not coated in FIG. 4A) is coated at the level of the surface to make non-slip at least one layer 14 of substantially constant thickness as illustrated in Figure 4B. This or these deposits may be carried out simultaneously or in succession, by any appropriate means such as spraying, for example.
En suivant, comme illustré par la figure 4C, certaines parties de la ou des couches 14 sont frittées en utilisant l'énergie notamment d'un faisceau laser afin d'obtenir des éléments 12 frittés en relief, reliés au substrat 10 par diffusion de la matière. En variante, dans le cas de plusieurs couches, l'opération de frittage est réalisée couche par couche, après le dépôt de chaque couche. Selon une autre variante, cette étape de frittage peut être réalisée en une seule fois même dans le cas de plusieurs couches. By following, as illustrated in FIG. 4C, certain parts of the layer or layers 14 are sintered using the energy, in particular of a laser beam, in order to obtain raised sintered elements 12 connected to the substrate 10 by diffusion of the material. Alternatively, in the case of several layers, the sintering operation is carried out layer by layer, after the deposition of each layer. According to another variant, this sintering step can be performed at once even in the case of several layers.
Enfin, l'excédant de matière non frittée de la ou des couches 14 est retiré comme illustré par la figure 4A, de manière à ce qu'il ne reste que les éléments frittés 12 reliés au substrat 10 formant une surface antidérapante. Ce retrait est réalisé par tout moyen approprié tel que par soufflage, par brossage par exemple. Finally, the excess of unsintered material of the layer or layers 14 is removed as shown in Figure 4A, so that there remains only the sintered elements 12 connected to the substrate 10 forming a non-slip surface. This removal is carried out by any appropriate means such as by blowing, brushing for example.
Selon un autre mode de réalisation, on dépose sur le substrat 10 ( non revêtu sur la figure 5A) la composition à base d'au moins une poudre minérale en forme d'éléments 16 en relief comme illustré par la figure 5B. Ce dépôt peut s'effectuer par sérigraphie par exemple. According to another embodiment, is deposited on the substrate 10 (not coated in Figure 5A) the composition based on at least one mineral powder shaped elements 16 embossed as shown in Figure 5B. This deposit can be made by screen printing, for example.
Enfin, les éléments 16 sont ensuite frittés de manière à obtenir des éléments frittés 12 en relief reliés au substrat 10 formant une surface antidérapante comme illustré par la figure 5C. Finally, the elements 16 are then sintered so as to obtain raised sintered elements 12 connected to the substrate 10 forming a non-slip surface as illustrated in FIG. 5C.
Selon une caractéristique de l'invention, les éléments frittés 12 se présentent sous la forme de points de diamètre L variant de l'ordre de 80 à 360 pm. En variante, on pourrait envisager d'autres motifs tels qu'en couronne, en T, en trait, etc. be préférence, les points ont un diamètre de l'ordre de 240 pm et sont 20 constitués de quatre vecteurs 18 espacés de l'ordre de 80 pm, le vecteur correspondant à la trajectoire du faisceau laser. According to one characteristic of the invention, the sintered elements 12 are in the form of points of diameter L ranging from about 80 to 360 pm. Alternatively, one could consider other reasons such as crown, T, line, etc. Preferably, the dots have a diameter of the order of 240 μm and consist of four spaced-apart vectors of the order of 80 μm, the vector corresponding to the trajectory of the laser beam.
Pour vérifier le caractère antidérapant de la surface, une personne adulte pieds nus et mouillés, en position verticale se déplace d'avant en arrière sur la surface à tester arrosée qui est posée sur un plan d'abord horizontal puis dont la pente est augmentée progressivement jusqu'à ce que la personne ne puisse plus circuler de façon continue et uniforme. To verify the non-slip nature of the surface, an adult person, barefoot and wet, in a vertical position, moves back and forth on the watered test surface which is placed on a plane that is horizontal at first and then whose slope is progressively increased. until the person can no longer circulate continuously and uniformly.
2869899 5 La forme en point de diamètre de l'ordre de 240 Iam constitués de quatre vecteurs procure des résultats sensiblement supérieurs aux autres formes en matière de test antidérapant et permet d'atteindre une pente de 14 . The diameter point shape of the order of 240 μm comprising four vectors provides substantially better results than the other shapes in the area of anti-slip testing and makes it possible to reach a slope of 14.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la densité varie de l'ordre de 0,5 à 0,06 points/mm2, les points étant disposés de préférence de manière alternée. La densité de 0,06 points/mm2 permet d'augmenter sensiblement la vitesse de réalisation tout en conservant le caractère antidérapant mentionné ci-dessus. A titre d'exemple, le temps de frittage pour une surface antidérapante de 600mmx600mm est de l'ordre de 190 secondes. According to another characteristic of the invention, the density varies from 0.5 to 0.06 points / mm 2, the points being preferably arranged alternately. The density of 0.06 dots / mm 2 makes it possible to substantially increase the production speed while retaining the non-slip nature mentioned above. For example, the sintering time for a non-slip surface 600mmx600mm is of the order of 190 seconds.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut réaliser un motif en faisant varier la densité des points. Par exemple, le fond 20 a une densité de l'ordre de 0,06 points/mm 2 alors que le motif 22 en fleur a une densité de l'ordre de 0,12 points/mm2. Bien entendu, on pourrait envisager des motifs plus complexes avec plus de deux nuances de densité. According to another characteristic of the invention, a pattern can be produced by varying the density of the points. For example, the bottom 20 has a density of the order of 0.06 dots / mm 2 while the pattern 22 in bloom has a density of the order of 0.12 dots / mm 2. Of course, one could consider more complex patterns with more than two shades of density.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la composition comprend au moins une poudre minérale, notamment une fritte avec les composants suivants: - SiO2 avec un pourcentage supérieur ou égal à 20%, - B2O3 avec un pourcentage supérieur ou égal à 10%, - Alcalin avec un pourcentage variant de l'ordre de 5 à 20%, - CaO avec un pourcentage variant de l'ordre de 0 à 10%, - ZnO avec un pourcentage inférieur ou égal à 5%, AI2O3 avec un pourcentage inférieur ou égal à 10%. According to another characteristic of the invention, the composition comprises at least one mineral powder, in particular a frit with the following components: SiO 2 with a percentage greater than or equal to 20%, B2O 3 with a percentage greater than or equal to 10%, - Alkaline with a percentage ranging from 5 to 20%, - CaO with a percentage ranging from 0 to 10%, - ZnO with a percentage less than or equal to 5%, AI2O3 with a lower percentage or equal to 10%.
be préférence, la fritte comprend de l'ordre de: - 50 à 70% de SiO2, de préférence de l'ordre de 60%, -10à15%deB2O3, - 5 à 10% de AI2O3, -5à10%deCaO, - 5 à 10% d'alcalin(s), notamment de l'ordre de 4% de Na2O et 4% de K2O, 2869899 6 En complément, la composition comprend au moins un pigment pour la couleur. Avantageusement, la composition comprend un additif favorisant l'absorption d'énergie du laser, notamment un oxyde métallique, plus particulièrement un oxyde de fer Fe3O4. Preferably, the frit comprises on the order of: 50 to 70% of SiO 2, preferably of the order of 60%, 10 to 15% of B2O 3, 5 to 10% of Al 2 O 3, 5 to 10% of CaO 5. 10% alkali (s), in particular of the order of 4% of Na2O and 4% of K2O, 2869899 6 In addition, the composition comprises at least one pigment for the color. Advantageously, the composition comprises an additive promoting the absorption of energy from the laser, in particular a metal oxide, more particularly an Fe3O4 iron oxide.
be préférence, la composition comprend de l'ordre de 50 à 98% de fritte, de l'ordre de 0 à 48% de pigment(s) et de l'ordre de 2 à 3% d'additif favorisant l'absorption d'énergie, de préférence de l'ordre de 57% de fritte, 40% de pigment(s) et 3% d'additif. Preferably, the composition comprises of the order of 50 to 98% of frit, of the order of 0 to 48% of pigment (s) and of the order of 2 to 3% of additive promoting the absorption of energy, preferably of the order of 57% frit, 40% pigment (s) and 3% additive.
La granulométrie (exprimée en diamètre moyen) de la composition peut varier de 10 l'ordre de 4 à 15 pm, les meilleurs résultats pour le frittage ayant été obtenus pour une granulométrie de l'ordre de 5 pm de diamètre moyen. The particle size (expressed as mean diameter) of the composition can vary from 4 to 15 μm, the best results for sintering having been obtained for a particle size of the order of 5 μm average diameter.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la composition est déposée sur la surface à traiter avec une masse surfacique de l'ordre de 5 à 15 mg/cm', les meilleurs résultats ayant été obtenus pour une masse surfacique de l'ordre de 8 mg/cm'. According to another characteristic of the invention, the composition is deposited on the surface to be treated with a mass per unit area of about 5 to 15 mg / cm 2, the best results having been obtained for a mass per unit area of about 8 mg / cm 2.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on utilise deux couches pour obtenir les éléments frittés 12 en relief, une première couche utilisant la composition mentionnée ci-dessus et une seconde couche à base de fritte fusible, cette dernière étant disposée de préférence au- dessus de la première. According to another characteristic of the invention, two layers are used to obtain the sintered elements 12 in relief, a first layer using the composition mentioned above and a second fuse-based frit layer, the latter preferably being above the first.
Selon les cas, les deux couches sont frittées simultanément ou de manière successive. Depending on the case, the two layers are sintered simultaneously or successively.
Avantageusement, la première couche est déposée avec une masse surfacique de l'ordre de 6 mg/cm2 et la seconde couche avec une masse surfacique de l'ordre de 3 mg/cm'. Advantageously, the first layer is deposited with a mass per unit area of the order of 6 mg / cm 2 and the second layer with a weight per unit area of the order of 3 mg / cm 2.
Cette caractéristique permet d'obtenir une surface étanche, afin que le ou les creux produits lors du frittage de la composition soient rebouchés par la fritte fusible. This characteristic makes it possible to obtain a sealed surface, so that the hollow or hollows produced during sintering of the composition are plugged by the fusible frit.
A titre d'exemple, la fritte fusible a la composition suivante: 2869899 7 -5à10%de5i02, - 40à50%deB2O3, - 10 à 20% de Na2O, -30à35%deZnO -1à3%deFe2O4. By way of example, the fusible frit has the following composition: 28% by weight of 5% to 50% of B 2 O 3, 10% to 20% by weight of Na 2 O, from 30% to 35% by weight of ZnO -1 to 3% of Fe 2 O 4.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'énergie utilisée pour le frittage provient d'un faisceau laser avec une puissance de l'ordre de 50 W et une vitesse de déplacement variant de 100 mm/s à 1200 mm/s, les meilleurs résultats ayant été obtenus pour une vitesse de l'ordre de 150 mm/s. According to another characteristic of the invention, the energy used for sintering comes from a laser beam with a power of the order of 50 W and a displacement speed ranging from 100 mm / s to 1200 mm / s, the better results having been obtained for a speed of the order of 150 mm / s.
Bien entendu, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne le mode de dépôt de la composition ainsi que la nature de l'énergie utilisé pour fritter. Of course, the invention is obviously not limited to the embodiment shown and described above, but covers all variants, particularly with respect to the method of depositing the composition and the nature of the invention. energy used to sinter.
Enfin, ce procédé peut s'appliquer à différents substrats, par exemple en verre, en métal, en céramique, émaillé ou non, tous les substrats susceptibles de résister à une élévation de température localisées. Dans le cas, d'une céramique émaillée, le procédé permet d'éviter la fusion de l'émail contrairement à un four et limite l'apport d'énergie. Finally, this process can be applied to different substrates, for example glass, metal, ceramic, enamelled or not, all substrates likely to withstand localized temperature rise. In the case of an enamelled ceramic, the method makes it possible to prevent the enamel from melting, unlike an oven, and limits the supply of energy.
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| FR0404748A FR2869899A1 (en) | 2004-05-04 | 2004-05-04 | Production of a non-slip surface on a smooth surface by sintering a mineral powder on the surface, notably for sanitary ware and floor tiles |
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- 2004-05-04 FR FR0404748A patent/FR2869899A1/en active Pending
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