EP1140376B1 - Procede et dispositif de revetement en continu d'au moins une bande metallique par un film fluide en polymere reticulable - Google Patents

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EP1140376B1
EP1140376B1 EP99958262A EP99958262A EP1140376B1 EP 1140376 B1 EP1140376 B1 EP 1140376B1 EP 99958262 A EP99958262 A EP 99958262A EP 99958262 A EP99958262 A EP 99958262A EP 1140376 B1 EP1140376 B1 EP 1140376B1
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EP
European Patent Office
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metal strip
applicator roller
sheet
cross
coating
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EP99958262A
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EP1140376A1 (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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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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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    • B05C1/08—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
    • B05C1/0826—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
    • 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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    • 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
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    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
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    • 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 method and a device for continuous coating of at least one metal strip with a fluid film and low thickness of crosslinkable polymer free of solvent or non-diluent reagent.
  • thermosetting polymers such as thermosetting polymers, or by physical means, such as, for example, photopolymerizable polymers.
  • thermosetting organic coatings which are applied continuously to metallic substrates.
  • these are complex formulations which combine in a solvent or aqueous medium a system of organic binders functional prepolymers, a crosslinking system and additives such as pigments or fillers, various formulation adjuvants.
  • organic coatings such as for example liquid paints or varnishes are most often made by coating with roll of these liquid coatings in the state of solution or dispersion in the medium solvent or aqueous.
  • the liquid coating is deposited on a metal strip by pre-dosing the solution or dispersion through a two or three roller system and by transferring part or the all of this liquid coating thus predosed on an 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 of the metal strip, the running of the two surfaces in contact taking place in the opposite direction or either by contact in the same direction.
  • One of the techniques used for the application of such coatings consists in applying the organic coating in the form of a powder.
  • the liquid polymer is poured at the air gap of the cylinders, then flows between said cylinders and is deposited on the metal strip.
  • Coating extrusion of a thin organic coating is practiced commonly especially with thermoplastic polymers on flexible surfaces, such as paper, plastic films, textiles, or even thin metal substrates 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 melt.
  • the possibilities for correcting faults in flatness 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 thick deposit uniform.
  • the thickness of deposited material is controlled by the play and the pressure between the die and the substrate, which imposes a perfect parallelism of these two elements when we want to realize very fine applications thickness.
  • the technique of extrusion lamination of a uniform layer of fluid coating on a substrate uses the drawing under a die of a fluid sheet the outlet of a flat die, this sheet then being plated on the substrate to using for example a cold roller, a rotary bar or even by a air gap or an electrostatic field.
  • the thickness of the fluid layer is controlled by the material flow in the die section and by the substrate speed.
  • the tablecloth would then separate into two parts in its thickness, one part being applied to the substrate and the rest 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, nor a uniform thickness.
  • the plating pressure must however be low enough to avoid the formation of a calendering bead and, therefore, this mode of transfer 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 avoids coupling problems between the die and the rigid substrate, but it induces application instabilities if the length of the free strand fluctuates and it is difficult to implement with thermosetting systems with viscosity lower than 2000 Pa.s in because of the difficulties in achieving regular stretching and good plating.
  • micro air bubbles can be interposed between the coating and the substrate which affects the application homogeneous and with the surface appearance of this coating.
  • the polymer coating after crosslinking, the polymer coating must be hard enough while being deformable to allow the shaping of sheets thus coated without causing degradation or detachment of the coating.
  • the rise in molecular weight of the precursors has a very unfavorable effect on the viscosity of a polymer free of solvent or diluent non-reactive which does not favor the transfer and application of the web on the metal strip.
  • the gripping cylinder according to EP-A-1 001 848 is surface tough.
  • the object of the invention is to propose a method and a device for continuous coating of at least one metal strip with a fluid film and low thickness of crosslinkable polymer free of solvent or non-diluent reagent and whose softening temperature is above 50 ° C, allowing to obtain a coating of uniform thickness from a few microns to a few tens of microns uniformly applied to this strip, while avoiding micro-bubbles of air between the film and the strip metallic and overcoming the flatness and roughness defects of this tape as well as allowing application on part or all of the coating despite the fluctuations in width and transverse positioning of this band.
  • Fig. 1 there is shown schematically an installation for continuously coating a metal strip 1 with a crosslinkable polymer film fluid, free of non-reactive solvent or diluent and thickness included for example between 5 and 50 ⁇ m.
  • This metal strip has a thickness for example between 0.10 and 4 mm and is for example made of steel or aluminum or else made of aluminum alloy and can be coated or prepainted on one or both faces.
  • the polymer used to coat the metal strip 1 is a polymer free of non-reactive solvent and diluent and crosslinkable thermally such as for example a thermosetting polymer or by physical means such as for example a photopolymerizable polymer.
  • This polymer has the non-crosslinked state a softening temperature above 50 ° C.
  • These polymers have softening temperatures, starting flow, start of crosslinking and rapid crosslinking which are different.
  • the temperature at which crosslinking begins is the temperature from which an increase in viscosity is observed more than 10% in less than 15 minutes.
  • the band metal 1 is driven in scrolling according to arrow F and this metal strip 1 is supported on at least one support cylinder 3 comprising a core central 3a metallic, such as steel, and an outer casing 3b of deformable material, such as for example an elastomer.
  • the support cylinder 3 can also be constituted by a steel cylinder.
  • the installation includes means 2 for preheating the metal strip 1 at a temperature substantially equal to or higher than the temperature of the fluid film of crosslinkable polymer to be deposited on said strip metal 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 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 constituted by lamps with ultraviolet rays or by electron beams.
  • Figs. 2 and 3 we will describe the device 10 for coating the metal strip 1 with a crosslinkable polymer film fluid.
  • 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 roughness and / or large surface undulations of amplitude equal to or greater than the thickness of the film deposited on said metal strip 1.
  • a transfer is considered as 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 sheet 30 is lower. at the start of crosslinking temperature of the polymer.
  • the means of formation by forced flow of the web 30 made of crosslinkable polymer for example a non-extruding machine shown, of conventional type, provided with a die 11 comprising a slot extrusion 12 and a flow control member, not shown, constituted by example by a metering pump and disposed between the extrusion machine and the sector 11.
  • the applicator cylinder 20 comprises a central metal core 21, such as steel, for example, and an outer casing 22 of material deformable, such as an elastomer.
  • the applicator cylinder 20 is heated to a temperature substantially equal or higher, on the one hand, to the temperature of formation of the ply 30 and, on the other hand, at the softening temperature of the crosslinkable polymer and is rotated, 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 that 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 sheet 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 extrusion slot 12 of said die 11 relative to said surface of the cylinder applicator 20.
  • the die 11 of the extrusion machine gives the uniform distribution of the sheet 30 which is obtained by playing on the flow rate of the die 11 and on 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.
  • the training resources by forced flow of the sheet 30 are formed by the die 11, means of stretching the web 30 by adjusting the flow rate of this die 11 and / or the speed of rotation of the applicator cylinder 20, of adjustment means, of the type conventional, the position of the edges of the extrusion slot 12 of said die 11 relative to the surface of the take-up cylinder 20 and by means, not shown, for plating the ply 30 on said surface of the applicator cylinder 20.
  • the means for plating the ply 30 on the surface of the cylinder applicator 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 consists for example of electrical resistances embedded in the core of the applicator cylinder 20 or by channels provided in said core for the circulation of a fluid as by example of oil.
  • the internal temperature of the applicator cylinder 20 must be adjusted, as for example by means of a thermocouple not shown, in order to do not exceed a limit value to avoid damaging the outer casing 22 of material deformable by too high a temperature and deteriorate the bonding layer between the deformable material and the metallic core of said cylinder applicator 20.
  • the coating device 10 also comprises means, not shown, adjusting the contact pressure between the applicator cylinder 20 and the metal strip 1.
  • These means consist for example of hydraulic cylinders or screw-nut systems and allow this pressure to be adjusted contact as a function of the viscosity of the crosslinkable polymer so as to ensure a total transfer of the material and to minimize the friction forces.
  • the 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 cover 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 to cover only part of the surface of the face of said metal strip 1 in contact with the applicator cylinder 20.
  • the metal strip 1 is maintained at an equal temperature 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 scrolling of this metal strip 1.
  • the metal strip 1 is preheated to a temperature of 140 ° C immediately before passing 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 temperature of softening of the polymer is pressed onto the applicator cylinder 20 so as to forming the film 31 of crosslinkable polymer of corresponding uniform thickness substantially to the thickness of the coating to be formed on the metal strip 1.
  • the extrusion slot 12 of the die 11 has a 300 ⁇ m high opening adjusted by a metal insert over a width 350mm application.
  • This die 11 is supported on the applicator cylinder 20 by means, for example, of jacks whose pressure is adjustable and allows to standardize the leakage rate of the crosslinkable polymer.
  • the metal strip 1 thus coated passes through the means 5 for cooking, then in means 6 for cooling the film 31 in crosslinkable polymer.
  • This film 31 of crosslinkable polymer can be deposited on a bare metal strip 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 a by example a thickness between 5 and 100 ⁇ m with uniform thickness of a few microns and this despite the significant flatness defects or heterogeneity of thickness of the metal strip 1.
  • the means of formation by forced flow of the sheet 30 can be formed by a crosslinkable polymer projection system fluid on the applicator cylinder 20 or by an application system on this cylinder applicator 20 of a continuous strip of polymer which can be crosslinked beforehand made to form the web 30.
  • the sheet 30 and the film 31 of crosslinkable polymer may have a width less than the width of the metal strip 1 for coating part of this metal strip 1 or a width greater than the width of this metal strip 1 for coating the entire surface of said metal strip 1.
  • the coating device is equipped with means 40 removal of excess crosslinkable polymer deposited on the applicator cylinder 20.
  • the means 40 for removing excess crosslinkable polymer deposited on the cylinder applicator 20 are formed by two doctor blades, 41a and 41b respectively, by metallic examples, in contact with the applicator cylinder 20 in each zone located outside the zone in contact with said applicator cylinder 20 with the metal strip 1.
  • doctor blades 41a and 41b are in contact with the applicator cylinder 20 upstream of the generator for applying the ply 30 to this cylinder applicator 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 may be subject, by suitable means not shown, to the width of the metal strip and / or the transverse position of this strip metal 1 on the support cylinder 3.
  • this metal strip 1 on the cylinder of support 3 may vary.
  • doctor blades 41a and 41b are therefore in contact with the applicator cylinder. 20 and remove the excess of crosslinkable polymer by rubbing on said cylinder 20.
  • the means 40 for removing excess crosslinkable polymer from 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 cylinder applicator 20 in each zone outside the zone in contact of said applicator cylinder 20 with the metal 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 possibly cooled.
  • the means for removing the excess of crosslinkable polymer on the applicator cylinder 20 are formed, on the one hand, by a recovery cylinder, possibly cooled, with a hard surface, by metallic example, in contact with the applicator cylinder 20 and, on the other hand, by a scraper, for example metallic, in contact with the recovery cylinder.
  • the recovery cylinder and the doctor blade have a length at less equal to the length of the applicator cylinder 20.
  • Means for removing excess crosslinkable polymer deposited on the applicator cylinder 20 avoid 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 sheet 30 of crosslinkable polymer and to accommodate variations of width and transverse positioning of the metal strip 1 in 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 arranged. on one side of the metal strip 1 and another film application device 31 is arranged on the other side of said metal strip 1.
  • Application of film 31 on each side of the metal strip 1 can be offset or simultaneous.
  • the cylinder support 3 is deleted and replaced by an applicator cylinder of the second device application.
  • 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 having this extrusion die 11 on a support transversely movable and connecting this die to the extrusion machine by a flexible 13 which allows to enslave the position of this extrusion die 11 relative to the metal strip 1 as a function of 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 strip metal 1 so as to facilitate the operation of the doctor blades 41a and 41b for removing excess crosslinkable polymer.
  • This mixture is entirely in the fluid and / or viscous state from of 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 charged for example at 40% and more by weight of titanium oxide.
  • the coating device according to the invention allows, thanks to the use of a deformable surface applicator cylinder, to obtain a coating in crosslinkable polymer of uniform thickness, for example between 5 and 50 ⁇ m and applied homogeneously on a metal strip with 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 strip metallic to be coated, despite the flatness and heterogeneity of thickness of the metal strip.
  • Applicator cylinder speed 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 excellent surface condition of this crosslinkable polymer coating transferred to this strip metallic.
  • the surface energy of the outer casing of material deformable of the applicator cylinder is adapted to the crosslinkable polymer for allow good spreading of the web on this applicator cylinder.
  • the coating device according to the invention can also be used for a descending or horizontal metal strip.
  • the coating device according to the invention allows continuously coating metal strips of different widths or coating simultaneously several metal strips arranged parallel to each other to others and to free themselves by simple and effective means of fluctuations of width and transverse positioning of the metal strip (s).
  • the coating device according to the invention makes it possible to facilitate regular and uniform supply of the crosslinkable polymer coating in selecting the most suitable feeding method according to the product to be enforce.
  • This device also allows, in the case of a process of chemical crosslinking, raising the temperature of polymer coating crosslinkable so as to reduce its viscosity and facilitate its transfer and spreading it over the metal strip.
  • the temperature of the material delivered by the system supply located upstream of the applicator cylinder is limited to a lower value at the start of crosslinking to avoid any risk of product development in the fuel system.
  • the device according to the invention makes it possible to compensate for fluctuations in width or transverse position of the metal strip when the application and to overcome the defects of uniformity of the metal strip and to achieve a coating of uniform thickness on the surface on a substrate non-uniform metallic.

Description

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 connaít des polymères qui sont réticulables par voie thermique, comme par exemple les polymères thermodurcissables, ou par voie physique, comme par exemple les polymères photopolymérisables.
Il 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 pigments ou charges, adjuvants divers de formulation.
On connaít 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 connaít 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 maítriser 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 organique 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 parfaitement plan, soit déformable 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 particulier 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 plaquage, celui-ci doit présenter une surface parfaitement lisse et refroidie.
La pression de plaquage doit cependant être suffisant faible pour éviter la formation d'un bourrelet de calandrage et, de ce fait, ce mode de 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 égale 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 déformabilité.
En effet, après réticulation, le revêtement en polymère doit être suffisamment dur tout en étant déformable pour permettre la mise en forme des tôles ainsi revêtues sans provoquer une dégradation ou un décollement du revêtement.
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 déformable.
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.
On connaít également dans l'état de la technique, le document US-A-5 407 702 qui décrit un procédé et un dispositif de revêtement en continu d'une bande métallique par un film fluide en polyester de haute viscosité par défilement en continu de la bande métallique sur un cylindre de support de formation d'une nappe dudit polyester par écoulement forcé sur un cylindre de surface dure, puis dudit film à partir de ladite nappe, et de transfert dudit film sur la bande métallique, par l'intermédiaire de plusieurs cylindres de transfert intermédiaires.
On connaít aussi dans l'état de la technique selon l'article 54(3) CBE, le document EP-A-1 001 848 qui décrit un procédé et 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 et d'épaisseur inférieure à celle de la bande métallique. Le dispositif comprend :
  • des moyens d'entraínement en continu de la bande métallique,
  • au moins un cylindre de support de la bande métallique,
  • des moyens de préchauffage de la bande métallique à une température égale ou supérieure à la température du film fluide en polymère réticulable et à la température de ramollissement de ce polymère réticulable,
  • des moyens de formation, sur un cylindre preneur de surface dure, par écoulement forcé d'une nappe homogène et d'épaisseur uniforme dudit polymère réticulable,
  • et un élément applicateur de surface déformable, comprimé entre le cylindre preneur et la bande métallique.
Le cylindre preneur selon EP-A-1 001 848 est de surface dure.
L'invention a pour but de proposer 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 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, selon lequel :
  • on fait défiler en continu la bande métallique sur au moins un cylindre de support,
  • on forme, sur un cylindre applicateur de surface déformable 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 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 entraíné en rotation en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique,
  • on forme, sur le cylindre applicateur, le film en polymère réticulable,
  • 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, ledit dispositif comprenant :
  • des moyens d'entraínement 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 déformable 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 entraíné en rotation en sens inverse au sens de défilement de la bande métallique et formant le film en polymère réticulable,
  • 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 apparaítront 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 comportant 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 comprise 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 viscosité supérieur à 10% en moins de 15 minutes.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 1, la bande métallique 1 est entraínée 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 déformable, 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 réticulable 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 déformable, 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 conditions 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 métallique, comme par exemple en acier, et une enveloppe externe 22 en matériau déformable, 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 réticulable et est entraíné 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 entraíné 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 uniforme 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 cylindre 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 déformable par une température trop élevée et de détériorer la couche de liaison entre la matériau déformable 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 suivante.
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 entraíné 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 largeur 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 déformable, la totalité 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'épaisseur 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 partie 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 cylindre applicateur 20 sont formés par deux racles, respectivement 41a et 41b, 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 41b sont en contact avec le cylindre applicateur 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 41b 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 41b 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 entraínés 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 râcle par exemple métallique, en contact avec le cylindre de récupération. Dans ce cas, le cylindre de récupération et la râcle 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 peuvent être revêtues par un film 31 en polymère réticulable.
Dans ce cas, un dispositif 10 d'application du film 31 est disposé d'un côté de la bande métallique 1 et un autre dispositif d'application du film 31 est disposé de l'autre côté de ladite bande métallique 1.
L'application du film 31 sur chaque face de la bande métallique 1 peut être décalée ou simultanée. Pour une application simultanée, le cylindre de support 3 est supprimé et remplacé par un cylindre applicateur du second 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 variations de la position transversale de ladite bande métallique 1 par rapport au cylindre du support 3.
Selon encore une autre variante, un lubrifiant peut être déposé sur le cylindre applicateur 20 à l'extérieur de la zone en contact avec la bande métallique 1 de façon à faciliter le fonctionnement des racles 41a et 41b pour l'enlèvement de l'excès de polymère réticulable.
A titre d'exemple, la formulation du mélange de polymère 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 IOH = 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 : Ip = 4,9 (L'indice d'hydroxyle du polyol IOH étant défini comme la quantité nécessaire de potasse - en mg - pour neutraliser toutes les fonctions hydroxyle ; on a donc : FOH.moy = IOH x Mn/56100)
    • comme durcisseur, 15% en masse d'isocyanate bloqué dénommé VESTAGON BF 1540 de la société HÜLS, constitué essentiellement d'urétidione d'IPDI.
    • Nombre moyen de - NCO par molécule : Fiso.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 déformable, 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 déformable 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 inférieure 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 échauffement très important, mais pendant une durée très faible qui permet d'éviter tout risque de réticulation du produit à ce niveau.
Enfin, le dispositif selon l'invention permet de compenser des fluctuations de largeur ou de position transversale de la bande métallique lors de l'application et de s'affranchir des défauts d'uniformité de la bande métallique et de réaliser ainsi un revêtement d'épaisseur uniforme en surface sur un substrat métallique non uniforme.

Claims (29)

  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), selon lequel :
    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 déformable 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 réticulable et ledit cylindre applicateur (20) étant entraíné 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 cylindre 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 sensiblement 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 déformable 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 revendications 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 cylindre 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), ledit dispositif comprenant :
    des moyens d'entraínement en continu de la bande métallique (1),
    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 déformable 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 entraíné 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, caractérisé 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 applicateur (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 déformable 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 revendications 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 revendications 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 (41a, 41b) 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 entraíné 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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