EP1140376A1 - Procede et dispositif de revetement en continu d'au moins une bande metallique par un film fluide en polymere reticulable - Google Patents

Procede et dispositif de revetement en continu d'au moins une bande metallique par un film fluide en polymere reticulable

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EP1140376A1
EP1140376A1 EP99958262A EP99958262A EP1140376A1 EP 1140376 A1 EP1140376 A1 EP 1140376A1 EP 99958262 A EP99958262 A EP 99958262A EP 99958262 A EP99958262 A EP 99958262A EP 1140376 A1 EP1140376 A1 EP 1140376A1
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EP
European Patent Office
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metal strip
crosslinkable polymer
applicator cylinder
cylinder
coating
Prior art date
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EP99958262A
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German (de)
English (en)
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EP1140376B1 (fr
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Thierry Soas
Claude Bonnebat
Frédéric JENNY
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Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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Publication date
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/28—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by transfer from the surfaces of elements carrying the liquid or other fluent material, e.g. brushes, pads, rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
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    • B05C1/083—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being a web or sheets being passed between the coating roller and one or more backing rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C1/0834—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being a web or sheets the coating roller co-operating with other rollers, e.g. dosing, transfer rollers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/22—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness by rubbing, e.g. using knives, e.g. rubbing solids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/17—Surface bonding means and/or assemblymeans with work feeding or handling means
    • Y10T156/1702—For plural parts or plural areas of single part
    • Y10T156/1712—Indefinite or running length work
    • Y10T156/1741—Progressive continuous bonding press [e.g., roll couples]

Definitions

  • the subject of the present invention is a process and a device for continuously coating at least one metal strip with a thin, thin film of crosslinkable polymer free of non-reactive solvent or diluent.
  • thermosetting polymers such as for example thermosetting polymers, or physically, such as for example photopolymerizable polymers.
  • organic thermosetting coatings which are applied continuously to metallic substrates.
  • these are complex formulations which combine, in a solvent or aqueous medium, a system of functional organic prepolymer binders, a crosslinking system and additives such as pigments or fillers, various formulation adjuvants.
  • organic coatings such as, for example, paints or liquid varnishes is most often carried out by roller coating of these liquid coatings in the form of a solution or dispersion in a solvent or aqueous medium.
  • the liquid coating is deposited on a metal strip by pre-dosing the solution or the dispersion using a two or three roller system and by transferring part or all of this liquid coating thus provided on a applicator roller in contact with the surface of the metal strip to be coated.
  • the transfer is carried out either by friction of the applicator roller and the metal strip, the movement of the two surfaces in contact being effected in the opposite direction or by contact in the same direction.
  • An interesting development in the technology for the continuous application of crosslinkable polymer coatings, such as for example paints or thermosetting varnishes, on a metal strip consists in depositing this coating without using any solvent or diluent.
  • Several alternatives have been proposed for the development and application of organic coatings without the use of non-reactive solvents or diluents.
  • the implementation poses a double problem, that of producing a homogeneous dispersion of the fillers and pigments in the binder system and that of the application of the product thus obtained.
  • One of the techniques used for the application of such coatings consists in applying the organic coating in the form of a powder.
  • Another technique is also known for applying a liquid coating to a metal strip which uses a heating tank commonly called a melter, provided at its lower part with a flow orifice for the liquid polymer contained in the tank.
  • a heating tank commonly called a melter
  • the liquid polymer is poured at the gap of the cylinders, then flows between said cylinders and is deposited on the metal strip.
  • Coating extrusion of a thin organic coating is commonly practiced in particular with thermoplastic polymers on flexible surfaces, such as paper, plastic films, textiles, or even thin metallic supports such as packaging materials.
  • the application of the molten coating is carried out by means of a rigid flat die or a nozzle positioned in direct contact with the substrate.
  • the pressure exerted by the die on the substrate comes from the viscosity of the molten material.
  • the possibilities for correcting the flatness defects of the substrate by plating it on the support cylinder are very limited.
  • This coating extrusion technique requires perfect parallelism between the edges of the die and the substrate and this substrate must be either perfectly flat or deformable to allow the formation of a thin deposit of uniform thickness.
  • the thickness of material deposited is controlled by the play and the pressure between the die and the substrate, which imposes a perfect parallelism of these two elements when one wants to realize applications in very thin thickness.
  • the extrusion lamination technique of a uniform layer of fluid coating on a substrate uses the drawing under a die of a fluid sheet at the outlet of a flat die, this sheet then being pressed on the substrate using for example a cold roller, a rotary bar or an air knife or an electrostatic field.
  • the thickness of the fluid layer is controlled by the flow of material in the section of the die and by the speed of the substrate.
  • the sheet would then separate into two parts in its thickness, one part being applied to the substrate and the other part remaining applied to the roller. This separation of the sheet therefore implies that the transfer is not total and the coating obtained on the substrate does not have a satisfactory surface appearance or a uniform thickness.
  • the plating pressure must however be low enough to avoid the formation of a caiandrage bead and, therefore, this transfer mode does not compensate for any variations in thickness and flatness defects in the case of a rigid substrate.
  • This coating application technique with the formation of a free strand at the outlet of the extrusion die makes it possible to avoid coupling problems between the die and the rigid substrate, but it induces application instabilities if the length free strand fluctuates and is difficult to implement with thermosetting systems of viscosity less than 2000 Pa.s because of the difficulties in achieving regular drawing and good plating.
  • the continuous application of a thin organic coating on metallic substrates is carried out under low contact pressures, insufficient to allow a thin coating to be produced, uniform and homogeneously applied to rigid substrates which may have flatness and heterogeneity in thickness.
  • the polymer coating after crosslinking, the polymer coating must be sufficiently hard while being deformable to allow shaping of the sheets thus coated without causing degradation or detachment of the coating.
  • the increase in the molecular weight of the precursors has a very unfavorable effect on the viscosity of a polymer free of solvent or of di- non-reactive glue which does not favor the transfer and application of the sheet on the metal strip.
  • the object of the invention is to avoid these drawbacks by proposing a method and a device for continuously coating at least one metal strip with a fluid and thin film of crosslinkable polymer free of non-reactive solvent or diluent. and whose softening temperature is greater than 50 ° C., making it possible to obtain a coating of uniform thickness of a few microns to a few tens of microns applied in a homogeneous manner to this strip, while avoiding that micro-bubbles d air is inserted between the film and the metal strip and by overcoming the flatness and roughness defects of this strip as well as allowing application on part or all of the coating and this despite the fluctuations in width and transverse positioning of this strip.
  • the subject of the invention is therefore a process for continuously coating at least one metal strip with a fluid film of crosslinkable polymer free of non-reactive solvent or diluent and the softening temperature of which is greater than 50 ° C., said film having a thickness less than that of metal strip, characterized in that:
  • the metal strip is continuously scrolled on at least one support cylinder
  • a sheet of said deformable surface and by forced flow at a temperature higher than the softening temperature of the crosslinkable polymer is formed, a sheet of said crosslinkable polymer in the molten state having a viscosity greater than 10 Pa.s under the conditions of formation of said sheet, the temperature of formation of this sheet being lower than the start of crosslinking temperature of the crosslinkable polymer and said applicator cylinder being rotated in opposite direction to the direction of travel of the metal strip,
  • the subject of the invention is also a device for continuously coating at least one metal strip with a fluid film of crosslinkable polymer free of non-reactive solvent or diluent and the softening temperature of which is greater than 50 ° C., said film having a thickness less than that of the metal strip, characterized in that it comprises: - means for continuously driving the metal strip,
  • - Fig. 1 is a schematic sectional view of an installation for coating a metal strip with a crosslinkable polymer film comprising a device for applying this coating according to the invention
  • - Fig. 2 is a schematic perspective view of the application device according to the invention and provided with a first embodiment of means for removing excess crosslinkable polymer
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the application device according to the invention and provided with a second embodiment of means for removing excess crosslinkable polymer.
  • Fig. 1 there is shown diagrammatically an installation for continuously coating a metal strip 1 with a film of fluid crosslinkable polymer, free of solvent or non-reactive diluent and of thickness comprised for example between 5 and 50 ⁇ m.
  • This metal strip has a thickness of, for example, between 0, 10 and 4 mm and is for example made of steel or aluminum or also of an aluminum alloy and can be coated or prepainted on one or on its two faces.
  • the polymer used to coat the metal strip 1 is a polymer free of solvent or diluent which is non-reactive and crosslinkable by the thermal route, for example a thermosetting polymer or by the physical route, for example a photopolymerizable polymer.
  • This polymer has, in the non-crosslinked state, a softening temperature greater than 50 ° C. These polymers have different softening, onset of flow, onset of crosslinking and fast crosslinking temperatures.
  • the temperature at the start of crosslinking is the temperature from which an increase in the viscosity is observed of more than 10% in less than 15 minutes.
  • the metal strip 1 is driven in scrolling along the arrow F and this metal strip 1 is supported on at least one support cylinder 3 having a central metal core 3a, such as steel, and an outer casing 3b of material deformable, such as an elastomer.
  • the support cylinder 3 can also be constituted by a steel cylinder.
  • the installation comprises means 2 for preheating the metal strip 1 to a temperature substantially equal to or higher than the temperature of the fluid film of crosslinkable polymer to be deposited on said metal strip 1 and at the softening temperature of this crosslinkable polymer.
  • the means 2 for preheating the metal strip 1 are constituted for example by at least one induction furnace.
  • the installation comprises, from upstream to downstream:
  • - a device designated as a whole by the reference 10 for coating the metal strip 1 with a film of fluid crosslinkable polymer, free of solvent or non-reactive diluent and whose softening temperature is greater than 50 ° C, - means 5 for baking or crosslinking the film of crosslinkable polymer,
  • the cooking means 5 comprise for example at least one induction furnace and cooling means 6 and in the case where the polymer is crosslinkable by physical means, the cooking means 5 can be formed by ultraviolet ray lamps or by electron beams.
  • Figs. 2 and 3 the device 10 for coating the metal strip 1 will be described with a film of fluid crosslinkable polymer.
  • This crosslinkable polymer film to be deposited on the metal strip 1 must be of uniform thickness, although this metal strip 1 has thickness heterogeneities or flatness defects as well as a roughness and / or significant surface undulations d amplitude equal to or greater than the thickness of the film deposited on said metal strip 1.
  • the coating device 10 comprises: - Means 11 and 12 for forming, on an applicator cylinder 20 with a deformable surface, by forced flow of a homogeneous sheet 30 of uniform thickness of crosslinkable polymer having a viscosity greater than 10 Pa.s and preferably between 20 Pa.s and 2000 Pa.s under the conditions of formation of said ply 30, said applicator cylinder 20 forming a film 31 of crosslinkable polymer with a uniform thickness and substantially equal to the desired thickness,
  • a transfer is considered to be total or almost total in thickness when more than 90% of the material has been transferred.
  • the sheet 30 is formed by forced flow at a temperature higher than the softening temperature of the crosslinkable polymer.
  • the temperature of formation of the web 30 is lower than the temperature at which the crosslinking begins to cross-link with the polymer.
  • the means of formation by forced flow of the sheet 30 of crosslinkable polymer comprise for example an extrusion machine, not shown, of the conventional type, provided with a die 11 comprising an extrusion slot 12 and a flow control member, not shown, constituted for example by a metering pump and disposed between the extrusion machine and the die 11.
  • the applicator cylinder 20 comprises a central metal core 21, such as, for example, steel, and an external envelope 22 made of deformable material, such as, for example, elastomer.
  • the applicator cylinder 20 is heated to a temperature substantially equal to or higher, on the one hand, at the temperature of formation of the ply 30 and, on the other hand, at the softening temperature of the crosslinkable polymer and is driven in rotation , by suitable means not shown, in the opposite direction to the direction of travel of the metal strip, as shown by the arrows f1 in Figs. 2 and 3.
  • the applicator cylinder 20 is rotated in the same direction as this cylinder 3.
  • the sheet 30 of said crosslinkable polymer is formed, for example by coating extrusion or by lamination extrusion.
  • the means of formation by forced flow of the ply 30 are formed by the die 11 bearing against the surface of the applicator cylinder 20 and provided with means of adjustment, of conventional type, of the position of the edges of the slot d extrusion 12 of said die 11 relative to said surface of the applicator cylinder 20.
  • the die 11 of the extrusion machine gives the uniform distribution of the ply 30 which is obtained by varying the flow rate of the die 11 and the speed of rotation of the applicator cylinder 20.
  • the die 11 is supported on the applicator cylinder 20 for example by means of jacks not shown, the pressure of which makes it possible to standardize the leakage rate of the fluid crosslinkable polymer. Due to the perfect parallelism of the die 11 and the applicator cylinder 20, a sheet 30 of uniform thickness is formed on the latter.
  • the means of formation by forced flow of the sheet 30 are formed by the die 11, means for drawing the sheet 30 by adjusting the flow rate of this die 11 and / or the speed of rotation of the applicator cylinder 20, means of adjustment, of the conventional type, of the position of the edges of the extrusion slot 12 of said die 11 relative to the surface of the takeup cylinder 20 and by means, not shown, of plating of the ply 30 on said surface of the applicator cylinder 20.
  • the means of plating the ply 30 on the surface of the applicator cylinder 20 are formed for example by an air knife directed towards the applicator cylinder 20 at the contact generator of said ply 30 on said applicator cylinder 20.
  • the internal heating system is constituted for example by electrical resistances embedded in the core of the applicator cylinder 20 or by channels formed in said core for the circulation of a fluid such as for example oil.
  • the internal temperature of the applicator cylinder 20 must be adjusted, for example by means of a thermocouple, not shown, so as not to exceed a limit value in order to avoid damaging the external envelope 22 made of deformable material at too high a temperature and deteriorate the bonding layer between the deformable material and the metallic core of said applicator cylinder 20.
  • the coating device 10 also comprises means, not shown, for adjusting the contact pressure between the applicator cylinder 20 and the metal strip 1.
  • extrusion slot 12 of the die 11 and the applicator cylinder 20 have a length greater than the width of the metal strip 1 so as to coat the entire surface of the face of this metal strip 1 in contact with the applicator cylinder 20.
  • the extrusion slot 12 of the die 11 and the applicator cylinder 20 may have a length less than the width of the metal strip 1 so as to cover only part of the surface of the face of said metal strip 1 in contact with the applicator cylinder 20.
  • the application of the fluid and thin film 31 of polymer which can be crosslinked thermally or physically is carried out in the following manner.
  • the metal strip 1 is maintained at a temperature equal to or higher than the softening temperature of the crosslinkable polymer and the applicator cylinder 20 is rotated in the opposite direction to the direction of travel of this metal strip 1.
  • the metal strip 1 is preheated to a temperature of 140 ° C. immediately before it passes over the support cylinder 3 and it runs at a speed of 30 m / min.
  • the sheet 30 formed by forced flow at a temperature above the softening temperature of the polymer is pressed onto the applicator cylinder 20 so as to form the film 31 of crosslinkable polymer d uniform thickness corresponding substantially to the thickness of the coating to be formed on the metal strip 1.
  • the extrusion slot 12 of the die 11 has an opening with a height of 300 ⁇ m adjusted by a metal insert over an application width of 350 mm.
  • This die 11 is supported on the applicator cylinder 20 by means, for example, of jacks whose pressure is adjustable and makes it possible to standardize the leakage rate of the crosslinkable polymer.
  • the entire film 31 is transferred from the applicator cylinder 20 onto the surface of the metal strip 1 to be coated.
  • the metal strip 1 thus coated passes through the cooking means 5, then through the means 6 for cooling the film 31 of crosslinkable polymer.
  • This crosslinkable polymer film 31 can be deposited on a bare metal strip made of steel or aluminum or aluminum alloy or on a pre-coated or prepainted metal strip on one or both sides.
  • the coating thus produced on the metal strip 1 has for example a thickness of between 5 and 100 ⁇ m with a uniformity of thickness of a few microns and this despite the significant flatness or heterogeneity of thickness of the metal strip 1 .
  • Other means of formation by forced flow of the web 30 can be used.
  • the means of formation by forced flow of the web 30 can be formed by a system for spraying fluid crosslinkable polymer onto the applicator cylinder 20 or by an application system on this applicator cylinder 20 of a continuous strip of crosslinkable polymer previously made to form the sheet 30.
  • the sheet 30 and the film 31 of crosslinkable polymer may have a width less than the width of the metal strip 1 to coat part of this metal strip 1 or a width greater than the width of this metal strip 1 to coat all of the surface of said metal strip 1.
  • This excess of crosslinkable polymer must be removed in order to prevent it from creating an additional thickness on the applicator cylinder 20.
  • the coating device is equipped with means 40 for removing the excess of crosslinkable polymer deposited on the cylinder. applicator 20.
  • the means 40 for removing the excess of crosslinkable polymer deposited on the applicator cylinder 20 are formed by two doctor blades, 41a and 41b respectively, for example of metal, in contact with the applicator cylinder 20 in each zone located outside the zone in contact of said applicator cylinder 20 with the metal strip 1.
  • the doctor blades 41a and 41b are in contact with the applicator cylinder 20 upstream from the generator for applying the ply 30 on this applicator cylinder 20 relative to the direction of rotation of said applicator cylinder 20.
  • the transverse position of the doctor blades 41a and 41b on the applicator cylinder 20 can be subjected, by suitable means not shown, to the width of the metal strip and / or to the transverse position of this metal strip 1 on the support cylinder 3 Indeed, the position of this metal strip 1 on the support cylinder 3 can vary.
  • the doctor blades 41a and 41b are therefore in contact with the applicator cylinder 20 and remove the excess of crosslinkable polymer by friction on said cylinder 20.
  • the means 40 for removing excess crosslinkable polymer on the applicator cylinder 20 are formed, on the one hand, by two recovery cylinders, respectively 42a and 42b, of hard surface, such as metallic, in contact with the applicator cylinder 20 in each zone situated outside the zone in contact with said applicator cylinder 20 with the metallic strip 1 and, on the other hand, by two doctor blades, respectively 43a and 43b, for example metallic, in contact each with a recovery cylinder 42a and 42b.
  • the recovery cylinders 42a and 42b are rotated in the same direction as the applicator cylinder 20 and are optionally cooled.
  • the means for removing the excess crosslinkable polymer on the applicator cylinder 20 are formed, on the one hand, by a recovery cylinder possibly cooled, with a hard surface, for example metallic, in contact with the applicator cylinder 20 and, on the other hand, by a doctor blade, for example metal, in contact with the recovery cylinder.
  • the recovery cylinder and the doctor blade have a length at least equal to the length of the applicator cylinder 20.
  • the means for removing excess crosslinkable polymer deposited on the applicator cylinder 20 avoids having to add inserts at the level of the slot 12 of the extrusion die 11 so as to calibrate as soon as it leaves the die 11 the web 30 of crosslinkable polymer and to accommodate variations in width and transverse positioning of the metal strip 1 within the predefined tolerance limits.
  • the two faces of the metal strip 1 can be coated with a film 31 of crosslinkable polymer.
  • a device 10 for applying the film 31 is placed on one side of the metal strip 1 and another device for applying the film 31 is placed on the other side of the said metal strip 1.
  • the application of the film 31 on each face of the metal strip 1 can be offset or simultaneous.
  • the support cylinder 3 is eliminated and replaced by an applicator cylinder from the second application device.
  • the applicator cylinder of each device forms a cylinder for supporting the metal strip.
  • the transverse position of the extrusion die 11 can be permanently centered with respect to the metal strip 1 by placing this extrusion die 11 on a support movable transversely and by connecting this die to the extrusion machine by a hose 13 which makes it possible to control the position of this extrusion die 11 relative to the metal strip 1 as a function of the variations in the transverse position of said metal strip 1 relative to the cylinder of the support 3.
  • a lubricant can be deposited on the applicator cylinder 20 outside the zone in contact with the metal strip 1 so as to facilitate the operation of the doctor blades 41 a and 41 b for removing the excess crosslinkable polymer.
  • the formulation of the mixture of crosslinkable polymer is carried out as follows: - 85% by weight of a polyester polyol called URALAC P1460 from the company DSM Resins (Netherlands) having the following characteristics:
  • VESTAGON BF 1540 15% by mass of blocked isocyanate from the company HULS, consisting essentially of IPDI uretidione.
  • This mixture is entirely in the fluid and / or viscous state from a temperature equal to 120 ° C. and its rapid crosslinking temperature is between 170 ° and 250 ° C.
  • the crosslinkable polymer can also be pigmented and loaded for example with 40% and more by weight of titanium oxide.
  • the coating device makes it possible, thanks to the use of an applicator cylinder with a deformable surface, to obtain a coating of crosslinkable polymer of uniform thickness, for example between 5 and 50 ⁇ m and applied in a homogeneous manner. on a metal strip presenting a significant roughness of amplitude comparable to the film thickness and this thanks to the perfect contact between the applicator cylinder and the surface of the metal strip to be coated, despite the flatness and heterogeneity of thickness of the metal strip.
  • the speed of the applicator cylinder can be adjusted to a level substantially higher or lower than the speed of movement of the metal strip so as to obtain perfect continuity of the coating and an excellent surface condition of this crosslinkable polymer coating transferred to this metal strip.
  • the surface energy of the external envelope of deformable material of the applicator cylinder is adapted to the crosslinkable polymer to allow good spreading of the ply on this applicator cylinder.
  • the coating device according to the invention can also be used for a descending or horizontal metal strip.
  • the fact that the sheet formation temperature is lower than the crosslinking temperature of the polymer is an important characteristic in the case of thermosetting polymers since the forced flow through an extrusion slot involves significant stagnation of the polymer which are necessary for a good distribution of this polymer over the entire width of this extrusion slot and there should be no risk at this level of crosslinking of said polymer.
  • the coating device according to the invention makes it possible to continuously coat metal strips of different widths or to simultaneously coat several metal strips arranged parallel to one another and to overcome fluctuations in width by simple and effective means and transverse positioning of the metal strip (s).
  • the coating device according to the invention makes it possible to facilitate the regular and uniform supply of the coating of crosslinkable polymer by selecting the most suitable feeding mode according to the product to be used.
  • the advantage of this wide choice is particularly important in the case of highly reactive thermosetting coatings, the supply of which cannot be carried out at a high temperature close to the reactivity range.
  • This device also makes it possible, in the case of a chemical crosslinking process, to raise the coating temperature of crosslinkable polymer so as to reduce its viscosity and to facilitate its transfer and its spreading on the metal strip.
  • the temperature of the material delivered by the supply system located upstream of the applicator cylinder is limited to a value lower than that of the start of crosslinking to avoid any risk of product development in the supply system.
  • the device according to the invention makes it possible to compensate for fluctuations in width or in transverse position of the metal strip during application and to overcome the uniformity defects of the metal strip and thus to produce a coating of uniform thickness at the surface on a non-uniform metal substrate.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de revêtement en continu d'au moins une bande métallique (1) par un film fluide en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant non réactif et dont la température de ramollissement est supérieure à 50 DEG C. Le procédé consiste à faire défiler en continu la bande métallique (1) sur au moins un cylindre de support (3), à former par écoulement forcé sur un cylindre applicateur (20) de surface déformable une nappe dudit polymère réticulable, à former sur le cylindre applicateur (20) le film en polymère réticulable et à transférer ce film du cylindre applicateur sur la bande métallique. L'invention a également pour objet un dispositif de revêtement pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

Procédé et dispositif de revêtement en continu d'au moins une bande métallique 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 réactif.
On connaît des polymères qui sont réticulables par voie thermique, comme par exemple les polymères thermodurcissables, ou par voie physique, comme par exemple les polymères photopolymérisables. II existe une grande variété de revêtements organiques thermodurcissables 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 revêtement organique thermoplastique ou thermodurcissable sur une bande métallique nue ou revêtue.
L'application des revêtements organiques comme par exemple 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 milieu 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 transfert est réalisé soit par friction du rouleau applicateur et de la bande métallique, le défilement des deux surfaces en contact s'effectuant 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 peintures ou des vernis thermodurcissables, sur une bande métallique consiste à effectuer 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.
Mais la mise en oeuvre pose un double problème, celui de la réalisation d'une dispersion homogène des charges et des pigments dans le système liant et celui de l'application du produit ainsi obtenu.
Une des techniques utilisées pour l'application de tels revêtements consiste à effectuer l'application du revêtement organique sous la forme d'une poudre.
On connaît également une autre technique d'application d'un revêtement liquide sur une bande métallique qui utilise un réservoir chauffant couramment appelé fondoir, muni à sa partie inférieure d'un orifice d'écoulement du polymère liquide contenu dans le réservoir.
Au-dessous de ce réservoir sont disposés deux cylindres parallèles et en contact l'un avec l'autre et la bande métallique à revêtir se déplace au-dessous de ces cylindres.
Le polymère liquide est déversé au niveau de l'entrefer des cylindres, puis s'écoule entre lesdits cylindres et est déposé sur la bande métallique.
Mais, cette technique présente des inconvénients qui résident dans le fait que le polymère ne peut être que peu réactif compte tenu de son temps relativement long de stockage dans le réservoir chauffant et dans le fait qu'elle ne permet pas de maîtriser l'épaisseur du film de revêtement sur la bande métallique et par conséquent d'obtenir un revêtement homogène et de faible épaisseur. Pour réaliser des dépôts minces de produits organiques visqueux, une autre technique consiste à utiliser l'extrusion du revêtement organi- que 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 pratiquée 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, les possibilités de correction des défauts de planéité du substrat par plaquage de celui-ci sur le cylindre d'appui sont très limitées.
Cette technique d'extrusion couchage exige un parallélisme parfait entre les bords de la filière et le substrat et ce substrat doit être soit parfaite- ment plan, soit deformable pour permettre la formation d'un dépôt mince d'épaisseur 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 importante et une planéité ou une régularité d'épaisseur insuffisante pour permettre un ajustement aussi précis du jeu entre la filière et le substrat, en particu- lier dans le cas de bandes de grande largeur.
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 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 revêtement 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 caiandrage et, de ce fait, ce mode de transfert ne permet pas de compenser les variations éventuelles d'épaisseur et des défauts de planéité dans le cas d'un substrat rigide. 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 couplage entre la filière et le substrat rigide, mais elle induit des instabilités d'application 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 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 organique mince sur des substrats métalliques s'effectue sous des pressions de contact faibles, insuffisantes pour permettre de réaliser un revêtement mince, uniforme et appliqué de manière homogène sur des substrats rigides qui peuvent présenter des défauts de planéité et d'hétérogénéité d'épaisseur.
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 permettent 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 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 réticulable de faible épaisseur et uniforme sur une bande métallique pose des problèmes 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 égaie ou supérieure à l'épaisseur du film de revêtement à déposer sur ladite bande même lorsque cette bande est plaquée sous une tension élevée sur un 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- lité.
En effet, après réticulation, le revêtement en polymère doit être suffisamment dur tout en étant deformable pour permettre la mise en forme des tôles ainsi revêtues sans provoquer une dégradation ou un décollement du re- vêtement.
Or, on sait que l'élévation de la masse moléculaire des précurseurs réticulables du polymère est très favorable à l'obtention d'un revêtement final à la fois dur et deformable.
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 ne favorise pas le transfert et l'application de la nappe sur la bande métallique.
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 quelques microns à quelques dizaines de microns appliqués d'une manière homogène 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 partie 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 continu 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 ramollissement est supérieure à 50°C, ledit film ayant une épaisseur inférieure à celle de 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 applicateur de surface deformable et par écoulement forcé à une température supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable, une nappe dudit polymère réticulable à l'état fondu possédant une viscosité supérieure à 10Pa.s dans les conditions de for- mation de ladite nappe, la température de formation de cette nappe étant inférieure à la température de début de réticulation du polymère réticulable et ledit cylindre applicateur étant entraîné en rotation en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique,
- on forme, sur le cylindre applicateur, le film en polymère réticu- lable, - on effectue un transfert total en épaisseur du film, du cylindre applicateur sur la bande métallique, en comprimant cette bande métallique entre le cylindre de support et le cylindre applicateur pour obtenir un revêtement d'épaisseur homogène. L'invention a également pour objet un dispositif de revêtement en continu 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 ramollissement 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 applicateur de surface deformable et par écoulement forcé à une température supérieure à la température de ramollissement du polymère 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 température de début de réticulation du polymère réticulable et ledit cylindre applicateur étant entraîné en rotation en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique et formant le film en polymère réticu- table,
- et des moyens de mise en compression de la bande métallique entre le cylindre de support et le cylindre applicateur pour effectuer un transfert total en épaisseur dudit film du cylindre applicateur sur la bande métallique et obtenir un revêtement d'épaisseur homogène. 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 :
- la Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une installation de revêtement d'une bande métallique par un film en polymère réticulable com- portant un dispositif d'application de ce revêtement conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective du dispositif d'application conforme à l'invention et muni d'un premier mode de réalisation de moyens d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable,
- la Fig. 3 est une vue schématique en perspective du dispositif d'application conforme à l'invention et muni d'un second mode de réalisation de moyens d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable.
Sur la Fig. 1 , on a représenté schématiquement une installation de revêtement en continu d'une bande métallique 1 par un film en polymère réticulable fluide, exempt de solvant ou de diluant non réactif et d'épaisseur com- prise par exemple entre 5 et 50μm.
Cette bande métallique a une épaisseur comprise par exemple entre 0, 10 et 4 mm 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 polymère exempt de solvant ou de diluant non réactif et réticulable par voie thermique 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 début d'écoulement, de début de réticulation et de réticulation rapide qui sont différentes.
D'une manière générale, la température de début de réticulation est la température à partir de laquelle on observe un accroissement de la visco- site supérieur à 10% en moins de 15 minutes.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 1 , la bande métallique 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 comportant une âme centrale 3a métallique, comme par exemple en acier, et une enveloppe externe 3b en matériau deformable, comme par exemple en élastomère. Le cylindre de support 3 peut également être constitué par un cylindre en acier.
L'installation comporte 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 sur ladite bande métallique 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.
Ainsi que représenté à la Fig. 1 , l'installation comporte, 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 ramollissement est supérieure à 50°C, - des moyens 5 de cuisson ou de réticulation du film en polymère réticulable,
- 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 lampes à rayons ultraviolets ou par des faisceaux d'électrons.
En se reportant maintenant aux Figs. 2 et 3, on va décrire le dispositif 10 de revêtement de la bande métallique 1 par un film en polymère réti- culable fluide.
Ce 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'amplitude égale ou supérieure à l'épaisseur du film déposé sur ladite bande métallique 1.
Le dispositif 10 de revêtement comporte : - des moyens 11 et 12 de formation, sur un cylindre applicateur 20 de surface deformable, par écoulement forcé d'une nappe 30 homogène et d'épaisseur uniforme en polymère réticulable possédant une viscosité supérieure à 10 Pa.s et de préférence comprise entre 20 Pa.s et 2000 Pa.s dans les condi- tions de formation de ladite nappe 30, ledit cylindre applicateur 20 formant un film 31 en polymère réticulable à une épaisseur uniforme et sensiblement égale à l'épaisseur désirée,
- et des moyens de mise en compression de la bande métallique 1 entre le cylindre de support 3 et le cylindre applicateur 20 pour effectuer un transfert total en épaisseur dudit film 31 du cylindre applicateur 20 sur la bande métallique 1 et obtenir un revêtement d'épaisseur homogène.
Un transfert est considéré comme total ou quasi-total en épaisseur lorsque plus de 90% de la matière ont été transférés.
La nappe 30 est formée par écoulement forcé à une température supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable.
De plus, la température de formation de la nappe 30 est inférieure à la température de début de réticulation du polymère.
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'extrusion 12 et un organe de régulation de débit, non représenté, constitué par exemple par une pompe doseuse et disposée entre la machine d'extrusion et la filière 11.
Le cylindre applicateur 20 comporte une âme centrale 21 métal- lique, comme par exemple en acier, et une enveloppe externe 22 en matériau deformable, comme par exemple en élastomère.
Le cylindre applicateur 20 est chauffé à une température sensiblement égale ou supérieure, d'une part, à la température de formation de la nappe 30 et, d'autre part, à la température de ramollissement du polymère réti- culable et est entraîné en rotation, par des moyens appropriés non représentés, dans un sens inverse au sens de défilement de la bande métallique, comme représenté par les flèches f1 sur les Figs. 2 et 3.
Par rapport au cylindre 3 de support de ladite bande métallique 1 , le cylindre applicateur 20 est entraîné en rotation dans le même sens que ce cylindre 3.
La formation de la nappe 30 dudit polymère réticulable est réalisée par exemple par extrusion couchage ou par extrusion lamination.
Dans le cas de l'extrusion couchage comme représenté sur les Figs. 2 et 3, les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe 30 sont formés par la filière 11 en appui contre la surface du cylindre applicateur 20 et munie de moyens de réglage, de type classique, de la position des bords de la fente d'extrusion 12 de ladite filière 11 par rapport à ladite surface du cylindre applicateur 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 la vitesse de rotation du cylindre applicateur 20.
La filière 11 est appuyée sur le cylindre applicateur 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 applicateur 20, il se forme sur ce dernier une nappe 30 d'épaisseur uniforme.
Dans le cas de l'extrusion lamination, 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 moyens de réglage, 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 preneur 20 et par des moyens, non représentés, de plaquage de la nappe 30 sur ladite surface du cylindre applicateur 20. Les moyens de plaquage de la nappe 30 sur la surface du cylin- dre applicateur 20 sont formés par exemple par une lame d'air dirigée vers le cylindre applicateur 20 au niveau de la génératrice de contact de ladite nappe 30 sur ledit cylindre applicateur 20.
Le système de chauffage interne est constitué par exemple par des résistances électriques noyées dans l'âme du cylindre applicateur 20 ou par des canaux ménagés dans ladite âme pour la circulation d'un fluide comme par exemple de l'huile.
La température interne du cylindre applicateur 20 doit être réglée, comme par exemple au moyen d'un thermocouple non représenté, afin de ne pas dépasser une valeur limite pour éviter d'endommager l'enveloppe externe 22 en matériau deformable par une température trop élevée et de détériorer la couche de liaison entre la matériau deformable et l'âme métallique dudit cylindre applicateur 20.
Le dispositif de revêtement 10 comprend aussi des moyens, non représentés, de réglage de la pression de contact entre le cylindre applicateur 20 et la bande métallique 1.
Ces moyens sont constitués par exemple par des vérins hydrauliques ou des systèmes vis-écrou et permettent d'ajuster cette pression de contact en fonction de la viscosité du polymère réticulable de manière à assurer un transfert total de la matière et à minimiser les efforts de friction. Ainsi que représenté sur les Figs. 2 et 3, la fente d'extrusion 12 de la filière 11 ainsi que le cylindre applicateur 20 ont une longueur supérieure à la 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 applicateur 20.
Selon une variante, la fente d'extrusion 12 de la filière 11 et le cylindre applicateur 20 peuvent avoir une longueur inférieure à la largeur de la bande métallique 1 pour ne revêtir qu'une partie de la surface de la face de ladite bande métallique 1 en contact avec le cylindre applicateur 20.
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 sui- vante. La bande métallique 1 est maintenue à une température égale ou supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable et le cylindre applicateur 20 est entraîné en rotation dans le sens inverse au sens de défilement de cette bande métallique 1. A titre d'exemple, la bande métallique 1 est préchauffée à une température de 140°C immédiatement avant son passage sur le cylindre de support 3 et elle défile à une vitesse de 30 m/mn.
A la sortie de la filière 11 de la machine d'extrusion, la nappe 30 formée par écoulement forcé à une température supérieure à la température de ramollissement du polymère est plaquée sur le cylindre applicateur 20 de façon à former le film 31 en polymère réticulable d'épaisseur uniforme correspondant sensiblement à l'épaisseur du revêtement à former sur la bande métallique 1.
A titre d'exemple, la fente d'extrusion 12 de la filière 11 présente une ouverture de hauteur de 300μm réglée par un insert métallique sur une lar- geur d'application de 350mm. Cette filière 11 est appuyée sur le cylindre applicateur 20 au moyen par exemple de vérins dont la pression est réglable et permet d'uniformiser le débit de fuite du polymère réticulable.
Du fait de la pression exercée sur la bande métallique 1 par le cylindre applicateur 20 et le cylindre de support 3 de surface deformable, la tota- lité du film 31 est transférée du cylindre applicateur 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 polymère réticulable. Ce 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 métallique prérevêtue ou prépeinte sur l'une ou sur les deux faces.
Le revêtement ainsi réalisé sur la bande métallique 1 a par exemple une épaisseur comprise entre 5 et 100μm avec une uniformité d'épais- seur de quelques microns et cela malgré les défauts notables de planéité ou d'hétérogénéité d'épaisseur de la bande métallique 1. D'autres moyens de formation par écoulement forcé de la nappe 30 peuvent être utilisés.
Ainsi, les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe 30 peuvent être formés par un système de projection de polymère réticulable fluide sur le cylindre applicateur 20 ou par un système d'application sur ce cylindre applicateur 20 d'une bande continue en polymère réticulable préalablement réalisée pour former la nappe 30.
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 une par- tie de cette bande métallique 1 ou une largeur supérieure à la largeur de cette bande métallique 1 pour revêtir la totalité de la surface de ladite bande métallique 1.
Dans le cas où la nappe 30 et le film 31 ont une largeur supérieure à la bande métallique 1 , comme représenté aux Figs. 2 et 3, il subsiste de 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 métallique 1.
Cet excès de polymère réticulable doit être enlevé afin d'éviter qu'il crée une surépaisseur sur le cylindre applicateur 20. Pour cela, le dispositif de revêtement est équipé de moyens 40 d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable déposé sur le cylindre applicateur 20.
Selon un premier mode de réalisation représenté à la Fig. 2, les moyens 40 d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable déposé sur le cylin- dre applicateur 20 sont formés par deux racles, respectivement 41 a et 41 b, par exemple métalliques, en contact avec le cylindre applicateur 20 dans chaque zone située à l'extérieur de la zone en contact dudit cylindre applicateur 20 avec la bande métallique 1.
Les racles 41a et 41 b sont en contact avec le cylindre applica- teur 20 en amont de la génératrice d'application de la nappe 30 sur ce cylindre applicateur 20 par rapport au sens de rotation dudit cylindre applicateur 20. La position transversale des racles 41a et 41 b sur le cylindre applicateur 20 peut être assujettie, par des moyens appropriés non représentés, à la largeur de la bande métallique 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 41a et 41 b sont donc en contact avec le cylindre applicateur 20 et enlèvent l'excès de polymère réticulable par frottement sur ledit cylindre 20. Selon une autre variante représentée à la Fig. 3, les moyens 40 d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable sur le cylindre applicateur 20 sont formés, d'une part, par deux cylindres de récupération, respectivement 42a et 42b, de surface dure, comme par exemple métallique, en contact avec le cylindre applicateur 20 dans chaque zone située à l'extérieur de la zone en contact dudit cylindre applicateur 20 avec la bande métallique 1 et, d'autre part, par deux racles, respectivement 43a et 43b, par exemple métalliques, en contact chacune avec un cylindre de récupération 42a et 42b.
Les cylindres de récupération 42a et 42b sont entraînés en rotation dans le même sens que le cylindre applicateur 20 et sont éventuellement refroidis.
Selon encore une variante, les moyens d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable sur le cylindre applicateur 20 sont formés, d'une part, par un cylindre de récupération éventuellement refroidi, de surface dure, par exemple métallique, en contact avec le cylindre applicateur 20 et, d'autre part, par une racle par exemple métallique, en contact avec le cylindre de récupération. Dans ce cas, le cylindre de récupération et la racle ont une longueur au moins égale à la longueur du cylindre applicateur 20.
Ainsi, l'excès de polymère réticulable déposé sur le cylindre applicateur 20 de chaque côté de la zone d'application de ce polymère réticulable sur la bande métallique 1 est transféré sur les cylindres de récupération 42a et 42b et cet excès de polymère réticulable est enlevé des cylindres de récupération 42a et 42b par les racles 43a et 43b.
Les moyens d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable déposé sur le cylindre applicateur 20 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 de la filière 11 la nappe 30 en polymère réticulable et de s'accommoder des variations de largeur et de positionnement transversal de la bande métallique 1 dans les limites de tolérances prédéfinies.
Selon une variante, les deux faces de la bande métallique 1 peu- vent 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 dispositif d'application. Le cylindre applicateur de chaque dispositif forme un cylindre de support de la bande métallique.
Par ailleurs, la position transversale de la filière d'extrusion 11 peut être centrée en permanence par rapport à la bande métallique 1 en disposant cette filière d'extrusion 11 sur un support mobile transversalement et en reliant cette filière à la machine d'extrusion par un flexible 13 ce qui permet d'asservir la position de cette filière d'extrusion 11 par rapport à la bande métallique 1 en fonction des vaπations 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 métallique 1 de façon à faciliter le fonctionnement des racles 41 a et 41 b pour l'enlèvement de l'excès de polymère réticulable. A titre d'exemple, la formulation du mélange de polymère réticulable est réalisée comme suit : - 85% en poids d'un polyester polyol dénommé URALAC P1460 de la société DSM Resins (pays Bas) présentant les caractéristiques suivantes :
- Nombre moyen de -OH par molécules ; F 0H moy = 3
- Indice d'hydroxyle du polyol l0H = 37 à 47 - Masse molaire moyenne (en masse) Mw = 20000g/mole
- Masse molaire moyenne (en nombre de molécule) Mn = 4090
- Indice de polydispersité Mw/Mn : lp = 4,9
(L'indice d'hydroxyle du polyol l0H étant défini comme la quantité nécessaire de potasse - en mg - pour neutraliser toutes les fonctions hydroxyle ; on a donc : FOH moy = lOH x Mn/56100)
- comme durcisseur, 15% en masse d'isocyanate bloqué dénommé VESTAGON BF 1540 de la société HULS, constitué essentiellement d'urétidione d'IPDI.
- Nombre moyen de - NCO par molécule : Flso 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
- Proportion radicaux NCO libres (non bloqués) < 1 % massique,
- viscosité pour une vitesse de cisaillement de 10s 1 :
. à 120°C : 900 Pa.s . à 130°C : 400 Pa.s
. à 140°C : 180 Pa.s
. à 150°C : 80 Pa.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 dispositif de revêtement selon l'invention permet, grâce à l'utilisation d'un cylindre applicateur de surface deformable, d'obtenir un revêtement en polymère réticulable d'épaisseur uniforme comprise par exemple entre 5 et 50μm 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 sensiblement supérieur ou inférieur à la vitesse de défilement de la bande métallique 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 de l'enveloppe externe en matériau deformable du cylindre applicateur est 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 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 largeur de cette fente d'extrusion et il ne faut pas risquer à ce niveau une réticulation dudit polymère.
Par ailleurs, le dispositif de revêtement selon l'invention permet de revêtir en continu des bandes métalliques de différentes largeurs ou de revêtir 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 sélectionnant le mode d'alimentation le mieux adapté en fonction du produit à mettre 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.
Ce dispositif permet également, dans le cas d'un processus de réticulation par voie chimique, d'élever la température de revêtement en polymère réticulable de manière à réduire sa viscosité et à faciliter son transfert et son étalement sur la bande métallique.
En effet, la température de la matière délivrée par le système d'alimentation situé en amont du cylindre applicateur est limitée à une valeur in- férieure à celle du début de réticulation pour éviter tout risque d'évolution du produit dans le système d'alimentation.
Du fait de cette limitation de température, il est impossible de réduire la viscosité du produit à un niveau suffisamment bas pour faciliter son transfert et son bon étalement sur la bande métallique. Lors du contact avec le cylindre applicateur chauffé, la matière à transférer peut supporter un échauffe- ment 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.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de revêtement en continu d'au moins une bande métallique (1 ) par un film (31) fluide en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant non réactif et dont la température de ramollissement est supérieure à 50°C, ledit film (31) ayant une épaisseur inférieure à celle de bande métallique (1), caractérisé en ce que :
- on fait défiler en continu la bande métallique (1) sur au moins un cylindre du support (3),
- on forme, sur un cylindre applicateur (20) de surface déforma- ble et par écoulement forcé à une température supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable, une nappe (30) 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 (30) étant inférieure à la température de début de réticulation du polymère réti- culable et ledit cylindre applicateur (20) étant entraîné en rotation en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique (1),
- on forme, sur le cylindre applicateur (20), le film (31) en polymère réticulable,
- on effectue un transfert total en épaisseur du film (31), du cylin- dre applicateur sur la bande métallique (1), en comprimant cette bande métallique entre le cylindre de support (3) et le cylindre applicateur (20) pour obtenir un revêtement d'épaisseur homogène.
2. Procédé de revêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on préchauffe la bande métallique (1) à une température sensible- ment égale ou supérieure à la température du film (31) en polymère réticulable et à la température de ramollissement de ce polymère réticulable.
3. Procédé de revêtement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on chauffe le cylindre applicateur (20) à une température sensiblement égale ou supérieure à la température de formation de la nappe (30) et à la température de ramollissement de ce polymère réticulable.
4. Procédé de revêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on forme la nappe (30) par extrusion couchage.
5. Procédé de revêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on forme la nappe (30) par extrusion lamination.
6. Procédé de revêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on forme la nappe (30) par projection de polymère réticulable fluide sur le cylindre applicateur (20).
7. Procédé de revêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on forme la nappe (30) sur le cylindre applicateur (20) à partir d'une bande continue en polymère réticulable préalablement réalisée.
8. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on ajuste la température intérieure du cylindre applicateur (20) pour éviter d'endommager la surface deformable de ce cylindre applicateur (20).
9. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on ajuste la vitesse tangentielle du cylindre applicateur (20) dans un rapport compris entre 0,5 et 2 fois la vitesse de défilement de la bande métallique (1).
10. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce que l'on forme la nappe (30) et le film (31 ) en polymère réticulable fluide à une largeur inférieure à la largeur de la bande métallique (1 ) pour ne revêtir qu'une partie de cette bande métallique (1 ).
11. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on forme la nappe (30) et le film (31) en polymère réticulable fluide à une largeur supérieure à la largeur de la bande métallique (1) pour revêtir la totalité de cette bande métallique (1 ).
12. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ou 11 , caractérisé en ce que l'on enlève le polymère réticulable déposé en excès sur le cylindre applicateur (20).
13. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 11 ou 12, caractérisé en ce que l'on dépose un lubrifiant sur le cy- lindre applicateur (20) à l'extérieur de la zone en contact avec la bande métallique (1).
14. Dispositif de revêtement en continu d'au moins une bande métallique (1) par un film (31) fluide en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant non réactif et dont la température de ramollissement est supérieure à 50°C, ledit film (31) ayant une épaisseur inférieure à celle de la bande métallique (1), caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens d'entraînement en continu de la bande métallique
(D, - au moins un cylindre de support (3) de la bande métallique (1),
- des moyens (11 , 12) de formation, sur un cylindre applicateur (20) de surface deformable et par écoulement forcé à une température supérieure à la température de ramollissement du polymère réticulable, d'une nappe (30) 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 (30) étant inférieure à la température de début de réticulation du polymère réticulable et ledit cylindre applicateur (20) étant entraîné en rotation en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique (1) et formant le film (31) en polymère réticulable, - et les moyens de mise en compression de la bande métallique entre le cylindre de support (3) et le cylindre applicateur (20) pour effectuer un transfert total en épaisseur dudit film (31) du cylindre applicateur (20) sur la bande métallique (1 ) et obtenir un revêtement d'épaisseur homogène.
15. Dispositif de revêtement selon la revendication 14, caractéri- se en ce qu'il comprend des moyens de préchauffage de la bande métallique (1) à une température égale ou supérieure à la température du film (31) en polymère réticulable et à la température de ramollissement de ce polymère réticulable.
16. Dispositif de revêtement selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage du cylindre applicateur (20) à une température sensiblement égale ou supérieure à la température de formation de la nappe (30) et à la température de ramollissement de ce polymère réticulable.
17. Dispositif de revêtement selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe (30) comprennent une machine d'extrusion munie d'une filière (11) comportant une fente d'extrusion (12) et un organe de régulation de débit disposé entre la machine d'extrusion et la filière (11).
18. Dispositif de revêtement selon les revendications 14 et 17, caractérisé en ce que les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe (30) sont formés par la filière (11) en appui contre la surface du cylindre applicateur (20) et munie de moyens de réglage de la position des bords de la fente d'extrusion (12) de ladite filière (11) par rapport à la surface du cylindre applicateur (20).
19. Dispositif de revêtement selon les revendications 14 et 17, caractérisé en ce que 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 la filière (11 ) et/ou de la vitesse de rotation du cylindre applicateur (20), des moyens de réglage de la position des bords de la fente d'extrusion (12) de ladite filière (11) par rapport à la surface du cylindre applica- teur (20) et par des moyens de plaquage de la nappe (30) sur ladite surface du cylindre applicateur (20).
20. Dispositif de revêtement selon les revendications 14 et 17, caractérisé en ce que les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe (30) sont formés par un système de projection de polymère réticulable fluide sur le cylindre applicateur (20) pour former ladite nappe (30).
21. Dispositif de revêtement selon les revendications 14 et 17, caractérisé en ce que les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe (30) sont formés par un système d'application sur le cylindre applicateur (20) d'une bande continue en polymère réticulable préalablement réalisée pour former ladite nappe (30).
22. Dispositif de revêtement selon l'une quelconque des revendications 14 à 21 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage de la température intérieure du cylindre applicateur (20) pour éviter d'endommager l'enveloppe externe (22) en matériau deformable de ce cylindre applicateur (20).
23. Dispositif de revêtement selon l'une quelconque des revendications 14 à 22, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage de la vitesse tangentielle du cylindre applicateur (20) dans un rapport compris entre 0,5 et 2 fois la vitesse de défilement de la bande métallique (1 ).
24. Dispositif de revêtement selon l'une quelconque des revendi- cations 14 à 19, 22 ou 23, caractérisé en ce que les moyens de plaquage de la nappe (30) sur le cylindre applicateur (20) comprennent une lame d'air dirigée sur le cylindre applicateur (20) au niveau de la génératrice de contact de ladite nappe (30) sur ledit cylindre applicateur (20).
25. Dispositif de revêtement selon l'une quelconque des revendi- cations 14 à 24, caractérisé en ce que la nappe (30) et le film (31) en polymère réticulable fluide ont une largeur inférieure à la largeur de la bande métallique (1) pour revêtir qu'une partie de cette bande métallique (1).
26. Dispositif de revêtement selon l'une quelconque des revendications 14 à 24, caractérisé en ce que la nappe (30) et le film (31) en polymère réticulable fluide ont une largeur supérieure à la largeur de la bande métallique
(1 ) pour revêtir la totalité de cette bande métallique (1).
27. Dispositif de revêtement selon l'une quelconque des revendications 14 à 24 ou 26, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (40) d'enlèvement de l'excès de polymère réticulable déposé sur le cylindre applicateur (20).
28. Dispositif de revêtement selon la revendication 27, caractérisé en ce que les moyens (40) d'enlèvement sont formés par au moins une racle (41 a, 41 b) en contact avec le cylindre applicateur (20) dans chaque zone située à l'extérieur de la zone en contact dudit cylindre applicateur (20) avec la bande métallique (1).
29. Dispositif de revêtement selon la revendication 27, caractérisé en ce que les moyens (40) d'enlèvement sont formés, d'une part, par au moins un cylindre de récupération (42a, 42b) de surface dure en contact avec le cylindre applicateur (20) dans chaque zone située à l'extérieur de la zone en contact dudit cylindre applicateur (20) avec la bande métallique (1) et entraîné en rotation dans le même sens que ce cylindre applicateur (20) et, d'autre part, par au moins une racle (43a, 43b) en contact avec chaque cylindre de récupération (42a, 42b).
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