CH621167A5 - Process for coating papers and cardboards and device for its use - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un procédé de couchage des papiers et cartons. Elle vise plus particulièrement un procédé continu de réglage et de régularisation de l'épaisseur de la couche de composition aqueuse déposée en excès sur une bande continue de papier ou de carton supportée par la surface latérale d'un cylindre, selon lequel on enlève l'excès de revêtement par raclage. Elle vise également un dispositif permettant la mise en œuvre dudit procédé, ainsi que les papiers et cartons couchés obtenus par ledit procédé.
On sait que les compositions aqueuses pour couchage de papiers et cartons contiennent en principe des pigments et des liants. Le pigment le plus couramment utilisé est l'argile minérale. On peut également utiliser, en faible proportion par rapport à l'argile minérale, d'autres pigments tels que du carbonate de calcium, de l'oxyde de titane, de l'hydrargillite, du talc, du sulfate de baryum. Ces pigments sont mis en dispersion dans l'eau, généralement en milieu alcalin et en présence d'agents dispersants dont les plus importants sont le pyrophosphate tétrasodique, l'hexamétaphosphate de sodium, les polyacrylates de bas poids moléculaire, à des taux compris entre 0,2 et 0,5% en poids par rapport aux pigments. Ces pigments sont fixés au papier ou au carton par l'intermédiaire de liants. On utilise généralement comme liants une dispersion aqueuse d'un polymère synthétique tel qu'un copolymère de styrène et de butadiène, un polymère acrylique ou un polymère d'acétate de vinyle, employée soit seule, soit en mélange avec des liants naturels tels qu'amidons, protéines ou caséine, ou synthétiques tels que les alcools polyvinyliques. Il est également possible d'associer aux dispersions aqueuses des produits capables d'améliorer les propriétés de rétention d'eau des compositions de couchage tels que des carboxyméthylcelluloses ou des alginates. Les compositions de couchage peuvent contenir enfin d'autres ingrédients divers tels que notamment des agents de réticulation, des agents antimousses, des agents glissants, des azurants optiques, des colorants.
On connaît un procédé de couchage des papiers et cartons selon lequel on dépose en continu sur l'une des faces d'une bande de papier ou de carton une quantité en excès de la composition aqueuse, généralement à l'aide d'un rouleau enducteur, puis enlève l'excès de revêtement par raclage au moyen d'une lame dite lame d'égalisation. La vitesse de couchage est généralement comprise entre 300 et 1500 m/mn. Les quantités de composition aqueuse déposées sur le papier ou le carton par le rouleau enducteur sont comprises entre 200 et 800 g/m2. Selon la rigidité de la lame, la pression qui lui est appliquée, la distance entre la lame et le papier ou le carton, la compressibilité du papier ou du carton et les propriétés rhéologiques du bain de couchage, la quantité de matière sèche, déposée sur le papier ou le carton après couchage, peut varier de 6 à 15 g/m2.
Lors du couchage selon ce procédé, on constate que des rayures peuvent se produire sur le revêtement, provoquées par la présence de particules de dimension supérieure à la distance entre la lame et le papier ou le carton, particules qui se coincent entre la lame et le papier ou le carton. Ces particules peuvent provenir du bain de couchage ou être constituées d'agrégats divers tels que des bûchettes, présentes à la surface du papier ou du carton. On peut observer, en outre, des défauts d'uniformité d'étalement de la couche à la surface du papier ou du carton sous forme de traînées et de saillies, dues souvent aux irrégularités du papier ou du carton, qui sont d'autant plus visibles que, lors de l'opération de couchage, des turbulences se développent dans l'excès de revêtement que la lame a pour rôle d'enlever par raclage.
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Le procédé objet de l'invention permet, de façon inattendue, de réduire notablement ces inconvénients.
Selon le procédé de l'invention, on réalise le raclage au moyen d'au moins deux lames agissant successivement. La dernière lame est dite lame d'égalisation, l'autre ou les autres lames sont dites lames de prédosage. Le plus souvent, le nombre de lames est au plus égal à quatre.
Pour éviter que l'appauvrissement en eau par absorption dans le papier ou le carton ou par évaporation à l'air, qui se produit au cours du passage de la première à la dernière lame, soit trop élevé, il importe que la distance entre ces deux lames soit la plus faible possible. Cet appauvrissement pourrait être à l'origine d'autres risques de rayures provoquées par la manifestation, au contact de la dernière lame, de phénomènes de dilatance. En pratique, la distance entre les extrémités libres de la première et de la dernière lame, appliquées contre la couche de composition aqueuse, est généralement comprise entre 0,2 et 50 cm.
Pour améliorer au maximum l'étalement et réduire le plus possible les risques de rayures, il convient de régler la distance entre la première lame et la bande de manière que le poids de la couche laissée sur la bande par ladite lame, exprimée en matière sèche, soit compris entre 10 et 50 g/m2.
Pour une bonne mise en œuvre du procédé de l'invention, chacune des lames est avantageusement inclinée par rapport à la bande d'un angle compris entre 5 et 60°.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir des revêtements d'épaisseur régulière, exempts de rayures, correspondant à des quantités de matière sèche généralement inférieures à 15 g/m2 et pouvant descendre jusqu'à 5 g/m2, sans diminuer la viscosité des bains de couchage. On observe que, par l'emploi de trois ou quatre lames, on obtient généralement un revêtement de meilleur aspect que par l'emploi de deux lames seulement.
Une machine à coucher le papier ou le carton qui met en œuvre le procédé de l'invention comprend au moins un ensemble comportant un cylindre-support (ou plus généralement une surface-support) sur la surface extérieure duquel se déplace une bande continue de papier ou de carton et un cylindre mouilleur, appelé généralement rouleau enducteur, agencé pour transférer sur la bande de papier ou de carton une couche de composition aqueuse prélevée dans un réservoir approprié.
Le dispositif, objet de l'invention, de réglage et de régularisation de l'épaisseur de la couche de composition aqueuse déposée en excès sur une bande continue de papier ou de carton supportée par la surface latérale d'un cylindre de machine à coucher le papier ou le carton comprend au moins deux lames disposées successivement, dont l'une des extrémités est libre et appliquée contre la couche de composition aqueuse. Il comprend également avantageusement des moyens pour régler l'inclinaison de chacune des lames par rapport à la bande et des moyens pour régler la distance de chacune des lames à la bande. Le nombre de lames est généralement au plus égal à quatre.
Pour une bonne réalisation de l'invention, la distance entre les extrémités libres de la première et de la dernière lame, appliquées contre la couche de composition aqueuse, est comprise entre 0,2 et 50 cm.
On donne ci-après, à titre d'exemple, une description détaillée d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention en référence aux fig. 1 à 4 des planches I à IV de dessin ci-jointes.
La fig. 1 est une vue schématique en élévation d'une machine à coucher le papier ou le carton équipée du dispositif selon l'invention.
La fig. 2 est une vue de côté du dispositif selon l'invention monté sur la machine à coucher.
La fig. 3 est une vue de face du dispositif selon l'invention monté sur la machine à coucher.
La fig. 4 est une vue de dessus du dispositif selon l'invention monté sur la machine à coucher.
Le dispositif selon l'invention fait partie d'une machine à
coucher le papier ou le carton traditionnelle et dont les éléments principaux sont représentés schématiquement sur la fig. 1. Cette machine comprend essentiellement un cylindre-support 1 animé d'un mouvement de rotation dans le sens de la flèche autour de l'axe 0. Sur la face extérieure du cylindre-support 1 s'enroule une bande continue de papier ou de carton 2 alimentée par un tambour dévideur, non représenté. Cette bande est maintenue en condition d'adhérence avec le cylindre-support sur un arc d'enroulement déterminé, par un dispositif traditionnel approprié consistant, par exemple, en un ou plusieurs galets tendeurs 3.
Un cylindre mouilleur tournant 4 est partiellement immergé dans une certaine quantité de composition aqueuse 5 contenue dans un réservoir 6 et se trouve, par ailleurs, en contact tangentiel avec la bande, de sorte qu'au cours de son mouvement de rotation, il transfère une couche 4a de composition aqueuse, entraînée par sa surface latérale, à la surface de la bande 2. Sur la fig. 1, on montre une position relative convenable du cylindre mouilleur 4 au-dessous du cylindre-support 1, mais il est évident que n'importe quelle position relative appropriée peut être adoptée. De plus, un nombre quelconque de cylindres mouilleurs peut être utilisé en association avec le cylindre-support 1, chacun d'eux étant agencé pour transférer une quantité prédéterminée de composition aqueuse sur la bande 2.
La composition aqueuse qui peut être une quelconque composition bien connue appropriée pour donner une couche de revêtement convenable sur la bande 2 contient normalement un ou plusieurs pigments tels que, par exemple, le kaolin, le carbonate de calcium, l'oxyde de titane, l'hydrargillite, le talc, le sulfate de baryum et un ou plusieurs liants tels que, par exemple, les polymères synthétiques, les amidons, les protéines, la caséine. La teneur en solides de ladite composition est comprise entre 50 et 65% en poids.
Le dispositif régulateur 7 selon l'invention est disposé sur le parcours de la bande 2 en aval du cylindre mouilleur 4. Il présente un plan de symétrie vertical perpendiculaire à l'axe 0 de rotation du cylindre-support 1.
Ce dispositif comprend essentiellement deux lames de raclage 8 et 9, dont l'une des extrémités est agencée pour être appliquée contre la bande 2 respectivement aux points P et Q. Les lames 8 et 9 sont respectivement fixées à leur autre extrémité aux porte-lame 10 et 11 au moyen de vis telles que 12. Les porte-lame 10 et 11 articulés respectivement avec les supports 13 et 14, de manière que chacune de leurs deux extrémités, munie d'un élément de guidage 15, puisse se déplacer dans une direction orthogonale à l'axe 0, à l'intérieur d'un évidement 16 pratiqué dans le support correspondant. Des boutons moletés 17 et 18, montés respectivement sur les supports 13 et 14, permettent, par l'intermédiaire de moyens mécaniques usuels non représentés, de faire coulisser et de maintenir en position les éléments de guidage 15 dans les lucarnes 19 ménagées dans les évidements 16, et ainsi de régler la distance de chacune des lames 8 et 9 à la bande 2.
Chaque support est muni de deux tourillons 20, engagés dans des évidements 21 pratiqués dans les flasques 22, lui permettant de pivoter autour d'un axe parallèle à l'axe 0. On peut ainsi, par ce moyen, régler à la valeur désirée l'angle d'inclinaison de chacune des lames 8 et 9 par rapport à la bande 2. Les flasques 22 sont reliés par les barres 23 et 24 maintenues en position par les écrous 25 et 26.
Les flasques 22 peuvent pivoter autour de l'arbre 27 parallèle à l'axe 0 et porté par les éléments 28 solidaires du bâti 29 de la machine à coucher. Les flasques 22 sont fixés en position par assemblage avec les éléments 28 au moyen des vis 30. Des butées 31, portées par les flasques 22, empêchent les lames 8 et 9 de venir heurter le cylindre-support 1 lors du montage du dispositif selon l'invention sur la machine à coucher. Pour des raisons de clarté, les barres 23 et 24, les écrous 25 et 26, les éléments 28 et le bâti 29 ne sont pas représentés sur la fig. 4.
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Des ergots de verrouillage 32 et 33, logés dans les évidements tels que 34 pratiqués dans les supports 13 et 14, permettent de maintenir lesdits supports et, par suite, les lames 8 et 9 dans la position inclinée choisie correspondant à un angle de 30, 35,40 ou 45° par rapport à la bande 2. Pour cela, les ergots de verrouil- • läge 32 et 33 sont respectivement engagés et maintenus en position d'engagement dans les évidements 35 et 36, pratiqués dans les flasques 22, au moyen des boutons moletés 37 et 38 propres à coulisser dans les lumières 39 et 40 ménagées dans les évidements tels que 34.
On donne ci-après plusieurs exemples de mise en œuvre du procédé de l'invention.
Exemples 1 à 5:
On prépare une composition aqueuse de couchage dont la nature et la teneur en poids des constituants solides sont les suivantes :
Kaolin
Hexamétaphosphate de sodium
Copolymère de butadiène et de styrène carboxylé
Carboxyméthylcellulose
La composition de couchage est amenée à un pH de 8,5 par addition d'ammoniaque et ajustée de manière à contenir 60% en poids de matière sèche.
On dépose en continu sur l'une des faces d'une bande de papier de 74 g/m2 une quantité en excès de la composition de couchage au moyen d'un rouleau enducteur puis, par raclage au moyen d'une ou plusieurs lames dont l'angle d'inclinaison par rapport à la bande est réglé à 30°, on enlève l'excès de revêtement, de manière à obtenir une couche de revêtement de 9 g/m2, exprimée en matière sèche.
Le papier ainsi couché est séché dans un four-tunnel à la température de 100° C, puis subit un calandrage consistant en quatre passages successifs entre deux cylindres sous une force de 80 kg/cm.
Dans l'exemple 1, qui est donné à titre comparatif, on utilise une seule lame de raclage.
Dans les exemples 2, 3,4 et 5 selon l'invention, on utilise un dispositif comportant une lame de prédosage et une lame d'égalisation. On règle la distance entre les extrémités libres de la lame de prédosage et de la lame d'égalisation à 2 cm, et la position de la lame de prédosage de manière que les poids de couche laissée par ladite lame, exprimée en matière sèche, soient respectivement 12, 20, 25 et 48 g/m2.
La qualité de l'étalement est évaluée au moyen du test dit Microcontour test dont le principe est le suivant:
On dépose en excès sur le papier une encre composée d'un pigment de granulométrie grossière, dispersé dans une huile de moyenne viscosité et commercialisée par les établissements Loril-
leux Lefranc sous l'appellation encre pour Microcontour test. Les dimensions des particules de pigment étant supérieures au diamètre des pores du papier, le pigment ne peut pénétrer dans le papier. Après essuyage approprié, la quantité de pigment qui 5 demeure sur le papier est d'autant plus grande que celui-ci est plus rugueux. L'intensité de la coloration obtenue permet ainsi d'apprécier la rugosité et également d'évaluer l'importance des traînées.
Le tableau 1 rassemble les résultats obtenus dans chacun des io exemples.
Tableau 1
Exemple Exemple Exemple Exemple Exemple 15 1 2 3 4 5
Intensité de assez faible faible faible assez coloration forte faible
On voit que l'emploi de la lame de prédosage conduit à des papiers couchés présentant une rugosité plus faible.
Exemples 6 à 9:
25 On opère dans les mêmes conditions que dans les exemples 2 à 5, mais on utilise un dispositif comportant deux lames de prédosage et une lame d'égalisation. On règle la distance entre les extrémités libres des deux lames de prédosage à 2 cm et la distance entre les extrémités libres de la seconde lame de prédosage 30 et de la lame d'égalisation également à 2 cm. On règle la position des lames de prédosage de manière que les poids de couche laissée par lesdites lames, exprimée en matière sèche, soient ceux indiqués dans le tableau 2.
Tableau 2
Exemple Exemple Exemple Exemple
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Poids de couche laissée
par la première lame de
prédosage (g/m2)
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Poids de couche laissée
par la seconde lame de
prédosage (g/m2)
12
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On constate, au moyen du Microcontour test, que l'intensité de coloration et, par suite, la rugosité des papiers couchés obtenus sont encore plus faibles que celles des papiers couchés obtenus so dans les exemples 2 à 4.
100 0,4 14 20 0,4
40
R
4 feuilles dessins
Claims (17)
1. Procédé continu de réglage et de régularisation de l'épaisseur de la couche de composition aqueuse déposée en excès sur une bande continue de papier ou de carton supportée par la surface latérale d'un cylindre selon lequel on enlève l'excès de revêtement par raclage, caractérisé par le fait que l'on réalise le raclage au moyen d'au moins deux lames agissant successivement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le nombre de lames est au plus égal à quatre.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la distance entre les extrémités libres de la première et de la dernière lame, appliquées contre la couche de composition aqueuse, est comprise entre 0,2 et 50 cm.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on règle la distance entre la première lame et la bande, de manière que le poids de la couche laissée sur la bande par ladite lame, exprimée en matière sèche, soit compris entre 10 et 50 g/m2.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chacune des lames est inclinée par rapport à la bande d'un angle compris entre 5 et 60°.
6. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux lames, disposées successivement, dont l'une des extrémités est libre et appliquée contre la couche de composition aqueuse.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour régler l'inclinaison de chacune des lames par rapport à la bande et des moyens pour régler la distance de chacune des lames à la bande.
8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que le nombre de lames est au plus égal à quatre.
9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que la distance entre les extrémités libres de la première et de la dernière lame, appliquées contre la couche de composition aqueuse, est comprise entre 0,2 et 50 cm.
10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que chaque lame est fixée à son autre extrémité à un porte-lame articulé avec un support, de manière que chacune des deux extrémités du porte-lame, munie d'un élément de guidage, puisse se déplacer dans une direction orthogonale à l'axe du cylindre, à l'intérieur d'un évidement pratiqué dans ledit support.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour faire coulisser et maintenir en position l'élément de guidage dans une lucarne ménagée dans l'évidement correspondant.
12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que chaque support est muni de deux tourillons, engagés dans des évidements pratiqués dans des flasques, lui permettant de pivoter autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du cylindre.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les flasques peuvent pivoter autour d'un arbre parallèle à l'axe de rotation du cylindre et porté par des éléments solidaires du bâti de la machine à coucher.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les flasques sont fixés en position par assemblage avec lesdits éléments.
15. Dispositif selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que les supports sont maintenus dans la position inclinée choisie au moyen d'ergots de verrouillage logés dans des évidements pratiqués dans lesdits supports et pouvant être engagés et maintenus en position d'engagement dans des évidements pratiqués dans les flasques.
16. Papier ou carton couché obtenu par le procédé selon la revendication 1.
17. Papier ou carton selon la revendication 16, caractérisé par le fait que le revêtement est d'épaisseur régulière, exempt de rayures, et correspond à une quantité de matière sèche inférieure à 15 g/m2 et pouvant descendre jusqu'à 5 g/m2.
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|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |