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WO 00/35593 PCT/FR99/03040
Procédé et dispositif de revêtement en continu d'au moins une bande
métalligue par un film fluide en polymère réticulable.
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de
revêtement en continu d'au moins une bande métallique par un film fluide et de
faible épaisseur en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant non
ré-
actif.
On connaît des. polymères qui sont réticulables par voie thermi-
que, comme par exemple les polymères thermodurcissables, ou par voie physi-
que, comme par exemple les polymères photopolymérisables.
io II existe une grande variété de revêtements organiques thermo-
durcissables qui sont appliqués en continu sur des substrats métalliques.
Dans la plupart des cas, il s'agit de formulations complexes qui
associent dans un milieu solvant ou aqueux un système de liants organiques
fonctionnels prépolymères, un système réticulant et des additifs tels que les
pig-
ments ou charges, adjuvants divers de formulation.
On connaît également divers procédés d'application d'un revête-
ment organique thermoplastique ou thermodurcissable sur une bande métallique
nue ou revêtue.
L'application des revêtements organiques comme par exemple
2 des peintures ou des vernis liquides s'effectue le plus souvent par
enduction au
rouleau de ces revêtements liquides à l'état de solution ou de dispersion en
mi-
lieu solvant ou aqueux.
Pour cela, on réalise le dépôt du revêtement liquide sur une
bande métallique en effectuant un prédosage de la solution ou de la dispersion
grâce à un système à deux ou trois rouleaux et en transférant une partie ou la
totalité de ce revêtement liquide ainsi prédosé sur un rouleau applicateur en
contact avec la surface de la bande métallique à revêtir.
Le transfprt est réalisé soit par friction du rouleau applicateur et
de la bande métallique, le défilement des deux surfaces en contact
s'effectuant
2 c en sens contraire ou soit par contact dans le même sens.
Une évolution intéressante de la technologie d'application en
continu des revêtements en polymère réticulable, comme par exemple des pein-
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tures ou des vernis thermodurcissables, sur une bande métallique consiste à ef-
fectuer le dépôt de ce revêtement sans faire intervenir de solvant ou de
diluant.
Plusieurs alternatives ont été proposées pour l'élaboration et
l'application de revêtements organiques sans emploi de solvant ou de diluant
non
réactif.
Ainsi, pour réaliser des dépôts minces de produits organiques
visqueux, une autre technique consiste à utiliser l'extrusion du revêtement
orga-
nique à l'état fluide et à appliquer ce revêtement sur un substrat par
couchage ou
par lamination.
L'extrusion couchage d'un revêtement organique mince est prati-
quée de façon courante en particulier avec des polymères thermoplastiques sur
des surfaces souples, comme le papier, les films plastiques, les textiles,
voire des
supports métalliques minces comme des matériaux d'emballage.
L'application du revêtement fondu est réalisé au moyen d'une
filière plate rigide ou d'une buse positionnée au contact direct du substrat.
La pression exercée par la filière sur le substrat provient de la
viscosité de la matière fondue. Ainsi, !es possibilités de correction des
défauts de
planéité du substrat par plaquage de celui-ci sur le cylindre d'appui sont
très li-
mitées.
2 a Cette technique d'extrusion couchage exige un parallélisme par-
fait entre les bords de la filière et le substrat et ce substrat doit être
soit parfaite-
ment plan, soit déformable pour permettre la formation d'un dépôt mince
d'épais-
seur uniforme.
En effet, l'épaisseur de matière déposée est contrôlée par le jeu
et la pression entre la filière et le substrat, ce qui impose un parallélisme
parfait
de ces deux éléments lorsque l'on veut réaliser des applications en très fine
épaisseur.
Cette condition n'est pas réalisable dans le cas de bandes d'acier
d'épaisseur comprise entre 0,3 et 2mm, qui présentent une rigidité trop impor-
3 o tante et une planéité ou une régularité d'épaisseur insuffisante pour
permettre un
ajustement aussi précis du jeu entre la filière et le substrat, en particulier
dans le
cas de bandes de grande largeur.
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La technique de l'extrusion lamination d'une couche uniforme de
revêtement fluide sur un substrat utilise l'étirage sous filière d'une nappe
fluide à
la sortie d'une filière plate, cette nappe étant ensuite plaquée sur le
substrat à
l'aide par exemple d'un rouleau froid, d'une barre rotative ou encore par une
lame
d'air ou un champ électrostatique.
Dans ce cas, l'épaisseur de la nappe fluide est contrôlée par le
débit de la matière dans la section de la filière et par la vitesse de
substrat.
En cas de collage de la nappe fluide sur le rouleau de plaquage,
la nappe se séparerait alors en deux parties dans son épaisseur, une partie
étant
lo appliquée sur le substrat et l'autre partie restant appliquée sur le
rouleau. Cette
séparation de la nappe implique donc que le transfert n'est pas total et le
revê-
tement obtenu sur le substrat ne présente pas un aspect de surface
satisfaisant,
ni une épaisseur uniforme.
Pour éviter le collage de la nappe fluide sur le rouleau de pla-
quage, celui-ci doit présenter une surface parfaitement lisse et refroidie.
La pression de plaquage doit cependant être suffisant faible pour
éviter la formation d'un bourrelet de calandrage et, de ce fait, ce mode de
trans-
fert ne permet pas de compenser les variations éventuelles d'épaisseur et des
défauts de planéité dans le cas d'un substrat rigide.
2 o Cette technique d'application du revêtement avec formation d'un
brin libre à la sortie de la filière d'extrusion permet d'éviter les problèmes
de cou-
plage entre la filière et le substrat rigide, mais elle induit des
instabilités d'appli-
cation si la longueur du brin libre fluctue et elle est difficile à mettre en
oeuvre
avec des systèmes thermodurcissables de viscosité inférieure à 2000 Pa.s en
2s raison des difficultés à réaliser un étirage régulier et un bon plaquage.
D'une manière générale, dans les différentes techniques
connues énumérées ci-dessus, l'application en continu d'un revêtement organi-
que mince sur des substrats métalliques s'effectue sous des pressions de
contact
faibles, insuffisantes pour permettre de réaliser un revêtement mince,
uniforme et
30 appliqué de manière homogène sur des substrats rigides qui peuvent
présenter
des défauts de planéité et d'hétérogénéité d'épaisseur.
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Ces différentes techniques d'application ne permettent pas de
compenser les variations d'épaisseur du substrat métallique, qui induisent de
ce
fait des fluctuations inacceptables d'épaisseur du revêtement notamment dans
le
cas où le substrat est formé par une bande métallique qui présente une
rugosité
et/ou des ondulations de surface importantes d'amplitude égale ou supérieure à
l'épaisseur du revêtement à réaliser sur ladite bande métallique.
D'autre part, ces différentes techniques d'application ne permet-
tent pas de s'accommoder des variations de largeur du substrat, ni des
variations
de positionnement transversal de ce substrat, de sorte que le revêtement ne
peut
lo pas être déposé de manière uniforme sur toute la largeur du substrat.
Enfin, lors de l'application du revêtement, des micro-bulles d'air
peuvent s'intercaler entre le revêtement et le substrat ce qui nuit à
l'application
homogène et à l'aspect de surface de ce revêtement.
Ainsi, l'application en continu d'un revêtement en polymère réti-
culable de faible épaisseur et uniforme sur une bande métallique pose des pro-
blèmes du fait que cette bande métallique présente des défauts de planéité et
d'épaisseur ainsi qu'une rugosité et/ou des ondulations importantes
d'amplitude
égale ou supérieure à l'épaisseur du fiim de revêtement à déposer sur ladite
bande même lorsque cette bande est plaquée sous une tension élevée sur un
2 o cylindre uniforme.
De plus, les différentes techniques utilisées jusqu'à présent ne
permettent pas d'appliquer sur une bande métallique un revêtement de faible
épaisseur en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant non réactif
répondant à deux exigences contradictoires et qui sont la dureté et la
déformabi-
2 5 lité.
En effet, après réticulation, le revêtement en polymère doit être
suffisamment dur tout en étant déformable pour permettre la mise en forme des
tôles ainsi revêtues sans provoquer une dégradation ou un décollement du revê-
tement.
30 Or, on sait que l'élévation de la masse moléculaire des précur-
seurs réticulables du polymère est très favorable à l'obtention d'un
revêtement
final à la fois dur et déformable.
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Mais, l'élévation de la masse moléculaire des précurseurs a un
effet très défavorable sur la viscosité d'un polymère exempt de solvant ou de
di-
luant non réactif ce qui nuit à la facilité de transfert et d'application de
la nappe à
l'état fondu non réticulé sur la bande métallique.
5 L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un
procédé et un dispositif de revêtement en continu d'au moins une bande métalli-
que par un film fluide et de faible épaisseur en polymère réticulable exempt
de
solvant ou de diluant non réactif et dont la température de ramollissement est
supérieure à 50 C, permettant d'obtenir un revêtement d'épaisseur uniforme de
lo quelques microns à quelques dizaines de microns appliqués d'une manière ho-
mogène sur cette bande, tout en évitant que des micro-bulles d'air
s'intercalent
entre le film et la bande métallique et en s'affranchissant des défauts de
planéité
et de rugosité de cette bande ainsi qu'en permettant une application sur une
par-
tie ou la totalité du revêtement et cela malgré les fluctuations de largeur et
de
positionnement transversal de cette bande.
L'invention a donc pour objet un procédé de revêtement en conti-
nu d'au moins une bande métallique par un film fluide en polymère réticulable
exempt de solvant ou de diluant non réactif et dont la température de
ramollisse-
ment est supérieure à 50 C, ledit film ayant une épaisseur inférieure à celle
de la
2 o bande métallique, caractérisé en ce que:
- on fait défiler en continu la bande métallique sur au moins un
cylindre de support,
- on forme, sur un cylindre et par écoulement forcé à une tempé-
rature supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable,
une nappe dudit polymère réticulable à l'état fondu possédant une viscosité
supé-
rieure à 10 Pa.s dans les conditions de formation de ladite nappe, la
température
de formation de cette nappe étant inférieure à la température de début de réti-
culation du polymère réticulable et ledit cylindre étant entraîné en rotation
en
sens inverse au sens de défilement de la bande métallique,
3 0 - on forme, à partir de ladite nappe, ledit film en polymère réticu-
lable,
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- on effectue un transfert total en épaisseur du film sur la bande
métallique,
- et, entre la zone de formation de la nappe sur le cylindre et la
zone d'application du film sur la bande métallique, on conditionne
thermiquement
le polymère réticulable selon des modalités adaptées pour abaisser la
viscosité
de ce polymère réticulable à une valeur inférieure à ladite viscosité mesurée
dans
les conditions dudit écoulement forcé.
L'invention a également pour objet un dispositif de revêtement en
continu d'au moins une bande métallique par un film fluide en polymère
réticula-
ble exempt de solvant ou de diluant non réactif et dont la température de
ramol-
iissement est supérieure à 50 C, ledit film ayant une épaisseur inférieure à
celle
de la bande métallique, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens d'entraînement en continu de la bande métallique,
- au moins un cylindre de support de la bande métallique,
- des moyens de formation, sur un cylindre et par écoulement
forcé à une température supérieure à la température de ramollissement du poly-
mère réticulable, d'une nappe dudit polymère réticulable à l'état fondu
possédant
une viscosité supérieure à 10Pa.s dans les conditions de formation de ladite
nappe, la température de formation de cette nappe étant inférieure à la
tempéra-
2 c ture de début de réticulation du polymère réticulable et ledit cylindre
étant entraî-
né en rotation en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique,
- des moyens de formation, à partir de ladite nappe, dudit film en
polymère réticulable et de transfert total en épaisseur de ce film sur la
bande
métallique,
- et, entre la zone de formation de la nappe sur le cylindre et la
zone d'application du film sur la bande métallique, des moyens de conditionne-
ment thermique du polymère réticulable selon des modalités adaptées pour
abaisser la viscosité de ce polymère réticulable à une valeur inférieure à
ladite
viscosité mesurée dans les conditions dudit écoulement forcé.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au
cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et
faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
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- la Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'une installa-
tion de revêtement d'une bande métallique par un film en polymère réticulable
comportant un premier mode de réalisation d'un dispositif d'application de ce
re-
vêtement, conforme à l'invention,
- la Fig. 2 est une vue schématique en perspective du dispositif
d'application de la Fig. 1,
- la Fig. 3 est une vue schématique en élévation d'une installation
de revêtement d'une bande métallique par un film en polymère réticulable com-
portant un second mode de réalisation d'un dispositif d'application de ce
revête-
ment, conforme à l'invention,
- la Fig. 4 est une vue schématique en perspective du dispositif
d'application de la Fig. 3,
- les Figs. 5 et 6 sont deux vues schématiques en élévation des
moyens d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable.
Sur les Figs. 1 et 3, on a représenté schématiquement deux ins-
tallations de revêtement en continu d'une bande métallique 1 par un film en po-
lymère réticulable fluide, exempt de solvant ou de diluant non réactif et
d'épais-
seur comprise par exemple entre 5 et 50 m .
Cette bande métallique 1 a une épaisseur comprise par exemple
2 o entre 0,10 et 4mm et est par exemple en acier ou en aluminium ou encore en
alliage d'aluminium et peut être revêtue ou prépeinte sur l'une ou sur ses
deux
faces.
Le polymère utilisé pour revêtir la bande métallique 1 est un po-
lymère exempt de solvant ou de diluant non réactif et réticulable par voie
thermi-
que comme par exemple un polymère thermodurcissable ou par voie physique
comme par exemple un polymère photopolymérisable.
Ce polymère possède à l'état non réticulé une température de
ramollissement supérieure à 50 C.
Ces polymères ont des températures de ramollissement, de dé-
3 o but d'écoulement, de début de réticulation et de réticulation rapide qui
sont diffé-
rentes.
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D'une manière générale, la température de début de réticulation
est la température à partir de laquelle on observe un accroissement de la
visco-
sité supérieure à 10% en moins de 15 minutes.
Dans les exemples de réalisation représentés sur les Figs. 1 et 3,
la bande métailique 1 est entraînée en défilement selon la flèche F et cette
bande
métallique 1 est en appui sur au moins un cylindre de support 3.
Les installations comportent des moyens 2 de préchauffage de la
bande métallique 1 à une température sensiblement égale ou supérieure à la
température du film fluide en polymère réticulable à déposer ladite bande
métalli-
1 o que 1 et à la température de ramollissement de ce polymère réticulable.
Les moyens 2 de préchauffage de la bande métallique 1 sont
constitués par exemple par au moins un four à induction.
Ces installations comportent également, de l'amont à l'aval :
- un dispositif désigné dans son ensemble par la référence 10 de
revêtement de la bande métallique 1 par un film en polymère réticulable
fluide,
exempt de solvant ou de diluant non réactif et dont la température de
ramollisse-
ment est supérieure à 50 C,
- des moyens 5 de cuisson ou de réticulation du film en polymère
réticulable,
2 0 - et un bloc 7 de traction de la bande métallique 1.
Dans le cas où le polymère est réticulable par voie thermique, les
moyens 5 de cuisson comprennent par exemple au moins un four à induction et
des moyens 6 de refroidissement et dans le cas où le polymère est réticulable
par voie physique, les moyens 5 de cuisson peuvent être constitués par des lam-
pes à rayons ultraviolets ou par des faisceaux d'électrons.
Le film en polymère réticulable à déposer sur la bande métallique
1 doit être d'épaisseur uniforme, bien que cette bande métallique 1 présente
des
hétérogénéités d'épaisseur ou des défauts de planéité ainsi qu'une rugosité
et/ou
des ondulations de surface importantes d'amplitudes égales ou supérieures à
3 o l'épaisseur du film à déposer sur la bande métallique 1.
D'une manière générale, le dispositif 10 de revêtement comporte:
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- des moyens 11 et 12 de formation, sur un cylindre 20 et par
écoulement forcé à une température supérieure à la température de ramollisse-
ment du polymère réticulable, d'une nappe 30 dudit polymère réticulable à
l'état
fondu, possédant une viscosité supérieure à 10Pa.s et de préférence comprise
entre 20Pa.s et 2000Pa.s dans les conditions de formation de ladite nappe 30,
la
température de formation de cette nappe 30 étant inférieure à la température
de
début de réticulation du polymère réticulable,
- des moyens de formation, à partir de ladite nappe 30, du film 31
en polymère réticulable et de transfert total en épaisseur de ce film 31 sur
la
lo bande métallique 1,
- et, entre la zone de formation de la nappe 30 sur le cylindre 20
et la zone d'application du film 31 sur la bande métallique 1, des moyens 15
de
conditionnement thermique du polymère réticulable selon des modalités adap-
tées pour abaisser la viscosité de ce polymère réticulable à une valeur
inférieure
à ladite viscosité mesurée dans les conditions dudit écoulement forcé.
Les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe 30
en polymère réticulable comprennent par exemple une machine d'extrusion non
représentée, de type classique, munie d'une filière 11 comportant une fente
d'ex-
trusion 12 et un organe de régulation de débit, non représenté, constitué par
2 C exemple par une pompe doseuse et disposé entre la machine d'extrusion et
la
filière 11.
Selon un premier mode de réalisation de l'installation représenté
sur les Figs. 1 et 2, les moyens de formation et de transfert total en
épaisseur du
film 31 en polymère réticulable sont formés par le cylindre 20 et par des
moyens
de mise en compression de la bande métallique 1 entre le cylindre 20 et le
cylin-
dre de support 3 pour obtenir un revêtement d'épaisseur homogène.
Un transfert est considéré comme total ou quasi-total en épais-
seur lorsque plus de 90% de la matière ont été transférés.
Le cylindre 20 est chauffé à une température sensiblement égale
3 c ou supérieure, d'une part, à la température de formation de la nappe 30
et, d'au-
tre part, à la température de ramollissement du polymère réticulable et est
entraî-
né en rotation, par des moyens appropriés non représentés, dans un sens in-
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verse au sens de défilement de la bande métallique 1, comme représenté par les
flèches f1 sur les Figs. 1 et 2.
Par rapport au cylindre 3 de support de ladite bande métallique 1,
le cylindre 20 est entraîné en rotation dans le même sens que ce cylindre 3.
5 Le cylindre 20 comporte une âme métallique revêtue d'une en-
veloppe en matériau déformable, comme par exemple un élastomère, et le cylin-
dre de support 3 comporte une surface dure.
Selon une variante, le cylindre 20 comporte une surface dure et
le cylindre de support 3 comporte une âme métallique revêtue d'une enveloppe
10 en matériau déformable comme par exemple un élastomère.
La formation de la nappe 30 dudit polymère réticulable est réali-
sée par exemple par extrusion couchage ou par extrusion lamination.
Dans le cas de l'extrusion couchage comme représenté à la Fig.
2, les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe 30 sont formés par
la filière 11 en appui contre la surface du cylindre 20 et munie de moyens de
ré-
glage, du type classique, de la position des bords de la fente d'extrusion 12
de
ladite filière 11 par rapport à la surface du cylindre 20.
La filière 11 de la machine d'extrusion donne la répartition uni-
forme de la nappe 30 qui est obtenue en jouant sur le débit de la filière 11
et sur
2 0 la vitesse de rotation du cylindre 20.
La filière 11 est appuyée sur le cylindre 20 par exemple au
moyen de vérins, non représentés, dont la pression permet d'uniformiser le
débit
de fuite du polymère réticulable fluide.
Du fait du parfait parallélisme de la filière 11 et du cylindre 20, il
se forme sur ce dernier une nappe 30 d'épaisseur uniforme.
Dans le cas de l'extrusion lamination, comme représenté à la Fig.
3, les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe 30 sont formés par
la filière 11, des moyens d'étirage de la nappe 30 par ajustement du débit de
cette filière 11 et/ou de la vitesse de rotation du cylindre applicateur 20,
des
3 0 moyens de réglage du type classique, de la position des bords de la fente
d'ex-
trusion 12 de ladite filière 11 par rapport à la surface du cylindre 20 et par
des
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moyens, non représentés, de plaquage de la nappe 30 sur ladite surface du cy-
lindre applicateur 20.
Les moyens de piaquage de la nappe 30 sur la surface du cylin-
dre 20 sont formés par exemple par une lame d'air dirigée vers ce cylindre 20
au
niveau de la génératrice de contact de ladite nappe 30 sur ledit cylindre
applica-
teur 20.
Dans le mode de réalisation représenté sur les Figs. 3 et 4, les
moyens de formation et de transfert total en épaisseur du film 31 en polymère
réticulable sur la bande métallique 1 comprennent :
- le cylindre 20 pour former, à partir de la nappe 30, une nappe
intermédiaire 30b en polymère réticulable,
- un élément 21 de transfert intermédiaire intercalé entre le cy-
lindre 20 et la bande métallique 1 et entraîné en rotation en sens inverse au
sens
de défilement de la bande métallique 1 pour former, à partir de la nappe
intermé-
diaire 30b le film 31 en polymère réticulable,
- des moyens de mise en compression de l'élément de transfert
21 entre le cylindre 20 et le cylindre de support 3 pour transférer la nappe
inter-
médiaire 30b sur ledit élément de transfert 21,
- et des moyens de mise en compression de la bande métallique
2 0 1 entre le cylindre de transfert 21 et le cylindre de support 3 pour
transférer le film
31 sur ladite bande métallique 1.
Le cylindre 20 et le cylindre de support 3 comportent chacun une
surface dure et l'élément de transfert est formé par un cylindre de transfert
21 ou
cylindre applicateur comportant une âme métallique revêtue d'une enveloppe en
matériau déformable, comme par exemple un élastomère.
Selon une variante, le cylindre 20 et le cylindre de support 3
comportent chacun une âme métallique revêtue d'une enveloppe en matériau
déformable, comme par exemple un élastomère, et l'élément de transfert est for-
mé par un cylindre applicateur 21 de surface dure.
Selon encore une autre variante, l'élément de transfert est formé
par une bande sans fin.
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Dans chaque mode de réalisation, le cylindre 20, chauffé à une
température sensiblement égale à la température de formation de la nappe 30 et
à la température de ramollissement du polymère réticulable, est entraîné en
rota-
tion en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique 1.
Dans le cas du mode de réalisation représenté sur les Figs. 3 et
4, le cylindre applicateur 21 chauffé à une température sensiblement égale ou
supérieure à la température du cylindre 20, est entraîné en rotation également
en
sens inverse au sens de défilement du cylindre de support 3 de la bande
métalli-
que 1, comme représenté par la flèche f2 sur la Fig. 3 et 4.
Le conditionnement thermique du polymère réticulable pendant le
contact de la nappe 30 sur le cylindre 20 dans le cas du premier mode de réali-
sation représenté sur les Figs. 1 et 2 ou pendant le contact de la nappe
intermé-
diaire 30b sur le cylindre 20 et/ou le contact du film 31 sur l'élément de
transfert
21 dans le cas du mode de réalisation représenté sur les Figs. 3 et 4, pour
abaisser la viscosité de ce polymère réticulable, peut être réalisé de
différentes
manières.
Selon un premier mode de réalisation, les moyens de condition-
nement thermiques du polymère réticulable sont formés par un système de
chauffage interne du cylindre 20 et/ou du cylindre applicateur 21 et/ou par au
2 o moins une source 15 d'application d'un flux thermique complémentaire sur
la
nappe 30 ou sur la nappe intermédiaire 30b et/ou sur le film 31.
Selon un second mode de réalisation, les moyens de condition-
nement thermique du polymère réticulable sont formés par un système de
chauffage interne du cylindre 20 et/ou par un système de chauffage externe du
cylindre applicateur 21 et/ou par au moins une source 15 d'application d'un
flux
thermique complémentaire sur la nappe 30 ou sur la nappe intermédiaire 30b
et/ou sur le film 31.
Le système de chauffage interne du cylindre 20 et/ou du cylindre
applicateur 21 est constitué par des résistances électriques noyées dans la
3 o masse de chacun desdits cylindres ou par des canaux ménagés dans lesdits
cy-
lindres pour la circulation d'un fluide caloporteur, comme par exemple de
l'huile.
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Dans le cas où les cylindres 20 et 21 comportent une enveloppe
externe en matériau déformable, la température de ces cylindres doit être
réglée,
par exemple au moyen d'un thermocouple non représenté, afin de ne pas dépas-
ser une valeur limite pour éviter d'endommager l'enveloppe externe en matériau
déformable par une température trop élevée et de détériorer la couche de
liaison
entre le matériau déformable et l'âme métallique desdits cylindres.
Dans le cas d'un système de chauffage externe de la surface du
cylindre 20 et/ou du cylindre applicateur 21, ce système de chauffage, non
repré-
senté, est disposé en regard du cylindre correspondant dans la zone non recou-
lo verte par le film 31 et est constitué par exemple par des générateurs d'air
chaud
ou des lampes à infrarouge.
La ou les sources 15 d'application du flux thermique complé-
mentaire sur le film 31 ou sur la nappe intermédiaire 30b et/ou sur le film 31
sont
constitués par exemple par des lampes à infrarouge de moyenne longueur d'on-
1s des d'absorption comprises entre 1,5 et 4 m ou par des générateurs d'air
chaud
ou encore par des systèmes à micro-ondes.
Les moyens de conditionnement thermique du polymère réticula-
ble selon des modalités adaptées permettent donc d'abaisser la viscosité de ce
polymère c'est à dire la fluidité du polymère afin de faciliter son transfert
et son
2 o application sur la bande métallique 1.
Les modalités sont adaptées pour abaisser la viscosité du poly-
mère réticulable d'au moins un facteur 2, et pour que la température dudit
poiy-
mère réticulable dépasse la température de début de réticulation de ce
polymère.
Ainsi, malgré l'augmentation de la température du polymère réti-
25 culable à un niveau habituellement considéré comme susceptible de provoquer
un début de réticulation et donc une augmentation de la viscosité, cette visco-
sité conserve au moins de manière transitoire un niveau très faible facilitant
le
transfert et l'application du film 31 en polymère réticulable sur la bande
métallique
1.
30 De plus, le dispositif de revêtement 10 comprend des moyens,
non représentés, de type classique, de réglage des vitesses tangentielles du
cy-
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lindre 20 ou du cylindre 20 et du cylindre applicateur 21 dans un rapport
compris
entre 0,5 et 2 fois la vitesse de défilement de la bande métallique 1.
Les vitesses du cylindre 20 ou du cylindre 20 et du cylindre appli-
cateur 21 peuvent être réglées indépendamment l'une de l'autre.
Le dispositif de revêtement 10 comprend aussi des moyens, non
représentés, de réglage de la pression de contact entre le cylindre 20 et la
bande
métallique 1(Figs. 1 et 2) et, d'une part, entre le cylindre 20 et le cylindre
appli-
cateur 21 et, d'autre part, entre le cylindre applicateur 21 et la bande
métallique 1
(Figs. 3 et 4).
Ces moyens sont constitués par exemple par des vérins hydrau-
liques ou des systèmes vis/écrou qui permettent d'ajuster les pressions de
contact en fonction de la viscosité du polymère réticulable de manière à
assurer
un transfert total de la matière et à minimiser !es_efforts de friction.
Ainsi que représenté sur les Figs. 2 et 4, la fente d'extrusion 12
de la filière 11 ainsi que le cylindre 20 ou que le cylindre 20 et le cylindre
appli-
cateur 21 ont une longueur supérieure à!a largeur de la bande métallique 1 de
façon à revêtir toute la surface de la face de cette bande métallique 1 en
contact
avec le cylindre 20 ou le cylindre applicateur 21.
Selon une variante, la fente d'extrusion 12 de la filière 11 et le
2 c cylindre 20 ou le cylindre 20 et le cylindre applicateur 21 peuvent avoir
une lon-
gueur inférieure à la largeur de la bande métallique 1 pour ne revêtir qu'une
par-
tie de la surface de la face de ladite bande métallique 1 en contact avec le
cylin-
dre 20 ou le cylindre applicateur 21.
Selon le premier mode de réalisation représenté sur les Figs. 1 et
2, l'application du film 31 fluide et de faible épaisseur en polymère
réticulable par
voie thermique ou par voie physique est réalisée de la façon suivante.
La bande métallique 1 est maintenue à une température égale
ou supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable et le
cylindre 20 est entraîné en rotation en sens inverse au sens de défilement de
; c cette bande métallique 1.
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A titre d'exemple, la bande métallique 1 est préchauffée à une
température de 140 C immédiatement avant son passage sur le cylindre de sup-
port 3 et elle défile à une vitesse de 30m/min.
A la sortie de la filière 11 de la machine d'extrusion, la nappe 30
5 formée par écoulement forcé à une température supérieure à la température de
ramollissement du polymère réticulable à l'état non réticulé, est plaquée sur
le
cylindre 20 de façon à former le film 31 en polymère réticulable d'épaisseur
uni-
forme correspondant sensiblement à l'épaisseur du revêtement à former sur la
bande métallique 1.
10 Du fait de la pression exercée sur la bande métallique 1 par le
cylindre 20 et le cylindre de support 3, l'ensemble ou une partie du film 31
en lar-
geur est transféré du cylindre 20 sur la surface de la bande métallique 1 à
revêtir.
Ensuite, la bande métallique 1 ainsi revêtue passe dans les
moyens 5 de cuisson, puis dans les moyens 6 de refroidissement du film 31 en
15 polymère réticulable.
Dans le cas du second mode de réalisation représenté sur les
Figs. 3 et 4, l'application du film 31 fluide et de faible épaisseur en
polymère réti-
culable par voie thermique ou par physique est réalisée de la façon suivante.
La bande métallique 1 est maintenue à une température égale ou
2 o supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable à
l'état
non réticulé et les cylindres 20 et 21 sont entraînés en rotation dans un sens
in-
verse au sens de défilement de la bande métallique 1.
A la sortie de la filière 12 de la machine d'extrusion, la nappe 30
formée par écoulement forcé à une température supérieure à la température de
ramollissement du polymère réticulable, est plaquée sur le cylindre 20 de
façon à
former la nappe intermédiaire 30b en polymère réticulable d'épaisseur
uniforme.
Du fait de la pression exercée par le cylindre 20 et la bande
métallique 1 sur le cylindre applicateur 21, la nappe intermédiaire 30b est
transfé-
rée du cylindre 20 sur le cylindre applicateur 21 qui forme le film 31 et ce
film 31
est transféré du cylindre applicateur 21 sur la surface de la bande métallique
1 à
revêtir.
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Ensuite, la bande métallique 1 ainsi revêtue passe dans les
moyens 5 de cuisson, puis dans les moyens 6 de refroidissement du film 31 en
polymère réticulable.
Le film 31 en polymère réticulable peut être déposé sur une
bande métallique nue en acier ou en aluminium ou en alliage d'aluminium ou sur
une bande métaiiique pré-revêtue ou prépeinte.
Le revêtement ainsi réalisé sur la bande métallique 1 a par
exemple une épaisseur comprise entre 5 et 50 m avec une uniformité d'épais-
seur de quelques microns et cela malgré les défauts notables de planéité ou
1 o d'hétérogénéité d'épaisseur de la bande métallique 1.
D'autres moyens de formation par écoulement forcé de la nappe
30 peuvent également être utilisés.
Ainsi, les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe
30 peuvent être formés par un bloc rigide en polymère réticulable appliqué
sous
pression contrôlée pour déposer des particules de polymère réticulable sur le
cylindre 20 et former ladite nappe 30 ou encore par un système de transfert
sous
un champ électrostatique d'une poudre en polymère réticulable sur ce cylindre
20
pour former cette nappe 30.
Selon d'autres variantes, les moyens de formation par écoule-
2 o ment forcé de la nappe 30 peuvent être formés par un système de projection
de
polymère réticulable fluide sur le cylindre 20 ou par un système d'application
sur
ce cylindre 20 d'une bande continue en polymère réticulable préalablement
réali-
sée pour former ladite nappe 30.
Selon une autre variante, les moyens de formation par écoule-
ment forcé de la nappe 30 peuvent être formés par une barre rotative disposée
entre la filière 12 et ce cylindre 20.
La nappe 30 et le film 31 en polymère réticulable peuvent avoir
une largeur inférieure à la largeur de la bande métallique 1 pour revêtir
qu'une
partie de cette bande métallique 1 ou une largeur supérieure à la largeur de
cette
bande métallique 1 pour revêtir la totalité de ladite bande métallique 1.
Dans le cas où la nappe 30 et le film 31 ont une largeur supé-
rieure à la bande métallique 1, comme représentée sur les figures, il subsiste
de
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part et d'autre de la zone utile d'application sur ladite bande métallique 1,
une
portion de polymère réticulable qui n'est pas appliquée sur cette bande
métalli-
que 1.
Cet excès de polymère réticulable doit être enlevé afin d'éviter
qu'il crée une surépaisseur sur le cylindre 20 ou sur le cylindre applicateur
21.
En effet, étant donné l'espace qu'il subsiste entre le cylindre 20 et
le cylindre de support 3 ou le cylindre applicateur 21 et le cylindre de
support 3,
de part et d'autre de la bande métallique 1 et du fait de l'épaisseur de cette
bande métallique 1, l'excès de polymère réticulable reste sur le cylindre 20
ou sur
lo le cylindre applicateur 21.
Pour enlever cet excès de matière, plusieurs solutions sont envi-
sageables.
Pour cela, le dispositif de revêtement 10 est équipé de moyens
40 d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable déposé sur le cylindre 20.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1
et 2, les moyens 40 d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable déposé sur
le cylindre 20 sont formés par deux racles, respectivement 41 a et 41 b, par
exem-
ple métalliques, en contact avec le cylindre 20 dans chaque zone située à
l'exté-
rieur de la zone en contact dudit cylindre 20 avec la bande métallique 1.
2 o Les racles 41 a et 41b en contact avec le cylindre 20 sont dispo-
sées en amont de la génératrice d'application de la nappe 30 sur ce cylindre
20
par rapport au sens de rotation dudit cylindre 20.
La position transversale des racles 41 a et 41b sur le cylindre 20
peut être assujettie, par des moyens appropriés non représentés, à la largeur
de
la bande métallique 1 et/ou à la position transversale de cette bande
métallique 1
sur le cylindre de support 3.
En effet, la position de cette bande métallique 1 sur le cylindre de
support 3 peut varier.
Les racles 41 a et 41b sont donc en contact avec le cylindre 20 et
3 o enlèvent l'excès de polymère réticulable par frottement sur ledit cylindre
20.
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Selon une variante, les moyens 40 d'enlèvement de l'excès de
polymère réticulable sur le cylindre 20 peuvent êtres formés par deux
cylindres
de récupération disposés entre les racles 41 a et 41 b et le cylindre 20.
Selon encore une autre variante, les moyens d'enlèvement de
s l'excès de polymère réticulable sur le cylindre 20 peuvent être formés par
un cy-
lindre de récupération intercalé entre le cylindre 20 et une racle ayant une
lon-
gueur au moins égale à la longueur du cylindre 20.
Dans le cas du mode de réalisation représenté sur les Figs. 3 et
4, l'excès de matière qui n'a pas été déposé sur la bande métallique 1 reste
sur le
lo cylindre applicateur 21 et est transféré sur le cylindre 20 du fait de la
pression
exercée sur ledit cylindre applicateur 21.
Dans ce cas, les moyens 40 d'enlèvement de l'excès de poly-
mère réticulable déposé sur le cylindre 20 sont formés par au moins une racle,
par exemple, métallique en contact avec le cylindre 20.
15 Selon un exemple de réalisation représenté sur les Figs. 4 et 5,
les moyens 40 d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable déposé sur le
cylindre 20 sont formés par deux racles, respectivement 42a et 42b, par
exemple
métalliques en contact chacune avec le bord latéral du cylindre 20 en amont de
la
génératrice d'application de la nappe 30 sur ce cylindre 20.
20 De préférence, la positon transversale des racles 42a et 42b sur
le cylindre 20 est assujettie par des moyens appropriés, non représentés, à la
largeur de la bande métallique 1 et/ou à la position transversale de cette
bande
métallique 1 sur le cylindre de support 3.
Les racles 42a et 42b sont donc en contact avec le cylindre 20 et
25 enlèvent l'excès de polymère réticulable par frottement sur ledit cylindre
20.
La seconde solution consiste à équiper le cylindre applicateur 21
de moyens 40 d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable.
Ainsi que représenté à la Fig. 6, ces moyens 40 d'enlèvement de
l'excès polymère réticulable sur le cylindre applicateur 21 sont formés par un
cy-
30 lindre de récupération 22 en contact avec le cylindre applicateur 21, et
par au
moins une racle 43 en contact avec ledit cylindre de récupération 22.
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Ainsi, l'excès de polymère réticulable déposé sur le cylindre ap-
plicateur 21 est transféré sur le cylindre de récupération 22 du fait de la
pression
exercée par ledit cylindre de récupération sur le cylindre applicateur 21 et
cet ex-
cès de polymère réticulable est enlevé du cylindre de récupération 22 par la
racle
43.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens d'enlèvement de
l'excès de polymère réticulable sur le cylindre applicateur 21 peuvent être
formés
par un cylindre de récupération 22 et par deux racles en contact chacune avec
un
bord latéral dudit cylindre de récupération 22.
Ces deux derniers modes de réalisation peuvent également s'ap-
pliquer pour l'installation représentée sur les Figs. 1 et 2.
Les moyens d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable dé-
posé sur le cyGindre 20 ou sur le cylindre applicateur 21 évitent d'avoir à
ajouter
des inserts au niveau de la fente 12 de la filière d'extrusion 11 de façon à
calibrer
dès sa sortie la filière 12 la nappe 30 en polymère réticulable et de
s'accommo-
der des variations de largeur et de positionnement transversal de la bande
métal-
lique 1 dans les limites de tolérance prédéfinies.
Selon une variante, le point d'application du film 31 du polymère
réticulable peut être située à un autre emplacement qu'en face du cylindre de
2 c support 3 de la bande métallique 1 et, par exemple sur un bras libre tendu
de
cette bande métallique 1 en aval dudit cylindre de support 3.
Selon une variante, les deux faces de la bande métallique 1
peuvent être revêtues par un film 31 en polymère réticulable.
Dans ce cas, un dispositif 10 d'application du film 31 est disposé
d'un côté de la bande métallique 1 et un autre dispositif d'application du
film 31
est disposé de l'autre côté de ladite bande métallique 1.
L'application du film 31 sur chaque face de la bande métallique 1
peut être décalée ou simultanée. Pour une application simultanée, le cylindre
de
support 3 est supprimé et remplacé par un cylindre applicateur du second dispo-
3 o sitif d'application. Le cylindre applicateur de chaque dispositif forme un
cylindre
de support de la bande métallique.
CA 02355383 2007-12-12
Par ailleurs, la position transversale de la filière d'extrusion 11
peut être centrée en permanence par rapport à la bande métallique 1 en dispo-
sant cette filière d'extrusion 11 sur un support mobile transversalement et en
re-
liant cette filière à la machine d'extrusion par un flexible ce qui permet
d'asservir
5 la position de cette filière d'extrusion 11 par rapport à la bande
métallique 1 en
fonction des variations de la position transversale de ladite bande métallique
1
par rapport au cylindre du support 3.
Selon encore une autre variante, un lubrifiant peut être déposé
sur le cylindre applicateur 20 à l'extérieur de la zone en contact avec la
bande
lo métallique 1 de façon à faciliter le fonctionnement des racles 41a et 41b
pour
l'enlèvement de l'excès de polymère réticulable.
A titre d'exemple, la formulation du mélange de polymère réticu-
lable est réalisée comme suit:
- 85% en poids d'un polyester polyol dénommé URALAC P1460 *
15 de la société DSM Resins (pays Bas) présentant les caractéristiques
suivantes :
- Nombre moyen de -OH par molécules ; F oH.moy = 3
- Indice d'hydroxyle du polyol IoH = 37 à 47
- Masse molaire moyenne (en masse) M,, = 20000g/mole
- Masse molaire moyenne (en nombre de molécule) M, = 4090
20 - Indice de polydispersité MW/Mr, : Ip = 4,9
(L'indice d'hydroxyle du polyol IoH étant défini comme la quantité nécessaire
de
potasse - en mg - pour neutraliser toutes les fonctions hydroxyle ; on a donc
:
FoH.moy = IoH X M,,/56100)
- comme durcisseur, 15% en masse d'isocyanate bloqué dénommé VESTAGON
*
BF 1540 de la société HOLS, constitué essentiellement d'urétidione d'IPDI.
- Nombre moyen de - NCO par molécule : F;so.moy = 2
- Température de fusion comprise entre 105 C et 115 C
- Température de déblocage de réticulation = 160 C
- Quantité totale de radicaux NCO = 14,7 à 16% massique
3 o - Proportion radicaux NCO libres (non bloqués) < 1% massique,
- viscosité pour une vitesse de cisaillement de 10s-'
. à 120 C : 900 Pa.s
* (marques de commerce)
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à 130 C : 400 Pa.s
à 140 C : 180 Pa.s
à150 C: 80Pa.s
Ce mélange est entièrement à l'état fluide et/ou visqueux à partir
d'une température égale à 120 C et sa température de réticulation rapide est
comprise entre 170 et 250 C.
Le polymère réticulable peut être également pigmenté et chargé
par exemple à 40% et plus en poids d'oxyde de titane.
Le tableau ci-dessous permet de mettre en évidence l'effet du
io conditionnement thermique du polymère réticulable entre la zone de
formation de
la nappe 30 et la zone d'application du film 31 sur la viscosité de ce
polymère
réticulable afin de faciliter le transfert et l'application du film 31 sur la
bande mé-
tallique 1.
Température Viscosité Couple Epaisseur Transfert Aspect
polymère( C) polymère (Pa.s) (daN/m) film (mm)
120 120 34 40 partiel non
lisse
130 60 30 40 partiel non
lisse
140 30 20 40 total lisse
i 150 15 17 40 total lisse
Comme indiqué dans ce tableau, plus la température du poly-
mère réticulable augmente, plus sa viscosité diminue ce qui permet de réduire
pratiquement de la moitié le couple entre le cylindre de formation et
d'application
du film et la bande métallique et d'obtenir un aspect de surface lisse du
revête-
2 o ment sur ladite bande métallique.
Du fait de la diminution du couple, la pression au niveau du cylin-
dre applicateur est diminuée ce qui permet de réduire de manière important
l'usure du cylindre applicateur du film en polymère réticulable sur la bande
métal-
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lique ce qui est d'autant plus important lorsque la surface de ce cylindre
applica-
teur est en matériau déformable.
En effet, avec des températures du polymère réticulable de l'or-
dre de 120 ou 130 , pour obtenir un aspect lisse du revêtement sur la bande
~ métallique, il faut atteindre un couple d'une valeur supérieure à 60 daN/m.
Cette valeur entraîne une usure rapide du cylindre applicateur.
Le dispositif de revêtement selon l'invention permet d'obtenir un
revêtement en polymère réticulable d'épaisseur uniforme comprise par exemple
entre 5 et 50 m et appliqué d'une manière homogène sur une bande métallique
présentant une rugosité importante d'amplitude comparable à l'épaisseur de
film
et cela grâce au contact parfait entre le cylindre applicateur et la surface
de la
bande métallique à revêtir, malgré les défauts de planéité et d'hétérogénéité
d'épaisseur de la bande métallique.
La vitesse du cylindre applicateur peut être ajustée à un niveau
ls sensiblement supérieur ou inférieur à la vitesse de défilement de la bande
métal-
lique de manière à obtenir une parfaite continuité du revêtement et un
excellent
état de surface de ce revêtement polymère réticulable transféré sur cette
bande
métallique.
Par ailleurs, l'énergie de surface du cylindre applicateur est
2 a adaptée au polymère réticulable pour permettre un bon étalement de la
nappe
sur ce cylindre applicateur.
Le dispositif de revêtement selon l'invention peut également être
utilisé pour une bande métallique descendante ou horizontale.
Le fait que la température de formation de la nappe soit inférieure
25 à la température de réticulation du polymère est une caractéristique
importante
dans le cas des polymères thermodurcissables puisque l'écoulement forcé au
travers d'une fente d'extrusion implique des stagnations importantes du
polymère
qui sont nécessaires pour une bonne répartition de ce polymère sur toute la
lar-
geur de cette fente d'extrusion et il ne faut pas risquer à ce niveau une
réticula-
3 o tion dudit polymère.
Par ailleurs, le dispositif de revêtement selon l'invention permet
de revêtir en continu des bandes métalliques de différentes largeurs ou de
revê-
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tir simultanément plusieurs bandes métalliques disposées parallèlement les
unes
aux autres et de s'affranchir par des moyens simples et efficaces des
fluctuations
de largeur et de positionnement transversal de la ou des bandes métalliques.
Le dispositif de revêtement selon l'invention permet de faciliter
l'alimentation régulière et uniforme du revêtement en polymère réticulable en
sé-
lectionnant le mode d'alimentation le mieux adapté en fonction du produit à
met-
tre en oeuvre.
L'intérêt de ce large choix est particulièrement important dans le
cas de revêtements thermodurcissables hautement réactifs dont l'alimentation
ne
peut pas s'effectuer à une température élevée proche du domaine de réactivité.
La température de la matière délivrée par le système d'alimenta-
tion situé en amont du cylindre applicateur est limitée à une valeur
inférieure à
celle du début de réticulation pour éviter tout risque d'évolution du produit
dans le
système d'alimentation et tout risque de blocage de ce système.
Zs Du fait de cette limitation de température, il était difficile d'obtenir
un bon transfert et un bon étalement sur la bande métallique.
Grâce à l'invention, ce dispositif permet également, dans le cas
d'un processus de réticulation par voie chimique, d'élever la température du
po-
lymère réticulable de manière à réduire sa viscosité et à faciliter son
transfert et
son étalement sur la bande métallique.
Lors du contact avec le cylindre applicateur, la matière peut sup-
porter un échauffement très important, mais pendant une durée très faible qui
permet d'éviter tout risque de réticulation du produit à ce niveau.
Enfin, le dispositif selon l'invention permet de compenser des
fluctuations de largeur ou de position transversale de la bande métallique
lors de
l'application et de s'affranchir des défauts d'uniformité de la bande
métallique et
de réaliser ainsi un revêtement d'épaisseur uniforme en surface sur un
substrat
métallique non uniforme.
