EP1412095A1 - Procede et dispositif de revetement en continu d'une bande par un film fluide d'epaisseur predeterminee en polymere reticulable exempt de solvant ou de diluant - Google Patents

Procede et dispositif de revetement en continu d'une bande par un film fluide d'epaisseur predeterminee en polymere reticulable exempt de solvant ou de diluant

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EP1412095A1
EP1412095A1 EP02762523A EP02762523A EP1412095A1 EP 1412095 A1 EP1412095 A1 EP 1412095A1 EP 02762523 A EP02762523 A EP 02762523A EP 02762523 A EP02762523 A EP 02762523A EP 1412095 A1 EP1412095 A1 EP 1412095A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strip
polymer
molten
smoothing
deformable surface
Prior art date
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Application number
EP02762523A
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German (de)
English (en)
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EP1412095B1 (fr
Inventor
Claude Bonnebat
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ArcelorMittal France SA
Original Assignee
USINOR SA
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Publication date
Application filed by USINOR SA filed Critical USINOR SA
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Application granted granted Critical
Publication of EP1412095B1 publication Critical patent/EP1412095B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B05D1/40—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface
    • B05D1/42—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface by non-rotary members
    • 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
    • B05D1/40—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for continuously coating a strip with a fluid film of predetermined and uniform thickness in crosslinkable polymer free of solvent or diluent, the softening temperature of which is greater than 50 ° C.
  • This type of polymer has the particularity of having to be hardened by heat treatment or by irradiation (UV radiation, electron beam %), after its application.
  • crosslinkable organic coatings such as paints or varnishes for example
  • paints or varnishes for example
  • a technology particularly used for depositing coatings based on thermoplastic polymers on a moving strip is extrusion through a calibration device such as a T-nozzle, which is used to form a self-supporting sheet of polymer. melted, which is first stretched under the nozzle, then pressed against the moving strip. To press the molten coating film on the substrate, it is possible either to carry out a lamination using a cooled roller (extrusion-lamination), or a plating by a contactless device (extrusion-coating) such as for example a partial vacuum. , or the application of an electrostatic field. Attempts were then made to develop similar methods for depositing crosslinkable organic coatings by melt coating.
  • PCT patent WO 95/21706 (DSM NV) describes the use of plating with a roller or an air nozzle to transfer a film of thermosetting coating extruded in the molten state and previously drawn into the air. 5 to 20 times so as to deposit thinly on a preheated metal strip.
  • the functional precursors used in the crosslinkable coatings are low molecular weight pre-polymers which have a very low consistency in the molten state. Therefore, it is very difficult to produce a self-supporting free film, calibrated by a nozzle and capable of withstanding a high stretch to form a uniform deposit of very thin thickness (of the order of 5 to 50 ⁇ m) on a strip running. It can be seen that the coatings obtained have large variations in thickness, which prevents the use of this technology for producing thin and uniform coatings.
  • Another technique better suited to the application in the molten state of a crosslinkable organic coating consists in forming a pre-dosed polymer film by forced flow through a heated nozzle, placed in quasi contact with the strip to be covered. .
  • refinement of the material is obtained by shearing between the outlet plane of the nozzle and that of the strip.
  • this direct coating is only well suited when the substrates have a very regular surface state or are flexible (plastic films, paper or cardboard) and supported by a deformable roller, in which case the uniform distribution of the molten material obtained. at the outlet of the nozzle, is maintained in the calibration gap of the final coating which constitutes the space formed between the nozzle and the moving strip.
  • the thickness of the deposit is controlled by the virtual air gap that constitutes the separation between the downstream face of the nozzle and the moving substrate.
  • the heterogeneities of thickness of the substrate therefore cause local variations in this air gap which induce instantaneous fluctuations in thickness of the coating.
  • the object of the invention is therefore to remedy the drawbacks of the methods of the prior art by providing a process for continuously coating strips which allows the application of a uniform and smooth crosslinkable polymer film, of predetermined thickness. over the entire width of this strip, whatever the irregularities in thickness, width or the flatness and positioning defects of the strip.
  • the first object of the invention is a process for continuously coating a strip with a fluid film of predetermined thickness E made of crosslinkable polymer free of solvent or diluent, the softening temperature of which is greater than 50 °. C, characterized in that: - the strip is continuously scrolled on at least one support at a controlled speed,
  • At least one fluid sheet of said polymer in the molten state, obtained by fusion, is deposited over a part of the width of the strip forced flow of the polymer, said sheet having an average thickness E 'greater than said predetermined thickness E, the temperature of formation of this sheet being lower than the temperature at which crosslinking begins to cross-link the polymer, - the molten polymer is distributed over the entire width of the strip by means of a smoothing device with a deformable surface which forms a continuously renewed reserve of molten polymer, over the entire width of said strip, and - a film of uniform thickness E is formed by shearing of the molten polymer derived from said reserve, between the strip and the smoothing device with deformable surface.
  • the presence of the reserve of material makes it possible first of all to compensate for the fluctuations in the metering gap resulting from short-term deformations of the strip. Then, the reserve makes it possible to distribute a uniform layer of material over the entire width of the substrate by dosing in a stable air gap formed by the smoothing device with deformable surface and the strip. The good uniformity of distribution of the material results from the fact that the local variations in thickness or flatness of the strip are compensated for by the flexibility of the smoothing device.
  • a film with a smooth appearance is obtained by virtue of the reserve formed between the smoothing device and the strip, which makes it possible to obtain a flow without instability of the molten material between the strip and the smoothing device.
  • the predosing of the material by forced flow makes it possible to easily control the overall flow of material which makes it possible to reach the predetermined average thickness E of the coating.
  • the thickness of the coating is instantaneously controlled, which can also be kept constant by a servo control system without the intervention of 'an operator.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to obtain a smooth film of uniform thickness, covering the entire width of the strip, whatever the irregularities of this strip and its positioning on the support.
  • the method according to the invention can also have the following characteristics, alone or in combination:
  • At least one fluid sheet of polymer in the molten state is deposited by forced flow of said polymer in the molten state, directly on the strip;
  • At least one fluid sheet of polymer in the molten state is deposited on the strip, by forced flow of said polymer in the molten state, on a transfer cylinder with deformable surface, said transfer cylinder being driven in rotation in the direction running the strip, then transferring said sheet from the transfer cylinder to the strip by compressing it between the support and the transfer cylinder;
  • the smoothing device is a flexible doctor blade
  • the smoothing device is a smoothing roller with a deformable surface, possibly driven by a rotational movement in the direction of travel of said strip, the ratio of its tangential speed relative to the speed of travel of the strip being between 1 / 10 and 1/100;
  • a second object of the invention is a device for continuously coating a strip with a fluid film of predetermined thickness E made of crosslinkable polymer free of solvent or diluent, the softening temperature of which is greater than 50 ° C., characterized in what it includes: - means for continuously driving the strip,
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of a device according to the invention
  • - Figure 3 is a perspective view of a third embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of a device according to the invention.
  • the invention aims to continuously coat a strip with a fluid film of predetermined thickness E in crosslinkable polymer free of solvent or diluent.
  • This predetermined thickness may preferably be between 2 and 100 ⁇ m, and more particularly preferably between 5 and 50 ⁇ m. It is preferably less than the thickness of the strip.
  • the thickness of the strip is between, for example, 0.1 and
  • the material of the strip may be a metal such as steel, aluminum, or an aluminum alloy, or even glass or counter plated, for example, and the strip may have been previously painted or covered with a coating on one or two sides.
  • the crosslinkable polymer free of solvent or diluent can be crosslinkable thermally, or even by irradiation (UV or electron beam).
  • irradiation UV or electron beam
  • thermosetting compositions based on hydroxylated polyesters and blocked isocyanates and reference will be made to application WO 95/21706 for a general description of products of this type, well known to those skilled in the art.
  • the polymers which can be crosslinked by irradiation can be radical or cationic systems, or even hybrid systems.
  • the polymer can usually contain fillers, pigments, additives such as catalysts, plasticizers, stabilizers or any other known additive.
  • crosslinking start temperature is understood to mean the temperature from which an increase in viscosity is observed of more than 10% in less than 15 minutes.
  • the polymers used in the context of the present invention are such that their softening temperature is greater than 50 ° C., which means that they are solid or very viscous at room temperature.
  • Figure 1 there is shown a strip B supported on a support roller 1 made of steel coated with an elastomer, and driven in travel along arrow F by drive means (not shown).
  • the device according to the invention also comprises preheating means 2, such as an induction furnace, which make it possible to bring the strip B to a temperature greater than or equal to the temperature of the film of molten polymer, in order to improve the quality adhesion between the polymer and the strip and facilitate spreading and smoothing of the product by lowering its viscosity when passing under the smoothing means.
  • preheating means 2 such as an induction furnace
  • extrusion machine comprising means for melting the polymer and a nozzle 3 provided with an extrusion slot through which the the sheet of molten polymer forcibly flows over the strip B.
  • the extrusion machine may also include a flow control member (not shown) such as a metering pump which is arranged between the extrusion machine and the nozzle 3.
  • the supply of the molten material to the extrusion machine is carried out, for example, via a coupled hose.
  • the extrusion machine can be replaced by a melter or a heated drum emptier equipped with a liquid pressurizing screw or a gear pump allowing the flow of material to be controlled.
  • the means of formation by forced flow of the sheet here consist of the nozzle 3 bearing against the surface of the strip B and provided with means for adjusting the position of the edges of its extrusion slot relative to the surface of the strip B.
  • the positioning of the nozzle 3 is carried out using jacks or supports with adjustable position so as to bring it into quasi contact with the strip, parallel to the generator of the support cylinder 1.
  • the slot of the nozzle 3 may have a length less than the width of the strip B to form a sheet of polymer not covering the entire width of the strip B, but it may also have a length greater than or equal to this width.
  • the slot of the die 3 can also have an adjustable length by displacement of an insert.
  • Another method of adjusting the coating consists in using a nozzle with elements juxtaposed but supplied separately.
  • This embodiment makes it possible to use the adjustment of the flow rate of material in the lateral elements, either to vary the width of the sheet formed, or to modulate its thickness at the level of the external elements. It is also possible to use a slot nozzle whose downstream face consists of a perfectly straight metal bar, parallel or slightly inclined relative to the plane of the strip. We can adjust by machining the outlet profile of the nozzle and mechanically adjust its inclination relative to the plane of the strip so as to obtain a perfectly smooth appearance of the coating.
  • a rotary bar (Meier bar) integrated in the frame of the nozzle and driven by a slight rotational movement which makes it possible to distribute the material in contact with the bandaged.
  • This rotary bar then constitutes an easily interchangeable element which makes it possible to avoid re-machining the lips of the nozzle in the event of impact or damage.
  • its rotary movement facilitates the elimination of particles or aggregates that may remain blocked in the air gap of the application.
  • the thickness profile of the sheet of molten polymer can be adjusted differently between the edges and the rest of the body of the nozzle 3.
  • the material is then fed uniformly while at the ends from the nozzle 3, a slight excess thickness of material is generated so as to supply in a controlled manner the reserve of molten material formed up to the ends of the strip B.
  • the production of this controlled excess thickness. material at both ends of the nozzle 3 can be easily obtained by playing for example on the opening profile of the lips of the nozzle 3. This over-supply of material then compensates for the transverse flow of the material in the reserve. But it is also possible to supply the whole of the nozzle 3 in a uniform manner.
  • the coating device then comprises means for smoothing the sheet of molten polymer in the form of a flexible doctor blade 4 supported by a heating element (not shown). Its inclination is adjusted so as to stabilize the reserve of material taking the form of a bead, and which self-regulates by the following mechanism: if due to an external disturbance too much material accumulates in the bead, this tends to lift the doctor blade and to be absorbed by letting more material pass. If the amount of material in the bead decreases, the retention of the material is reduced and the bead increases and then stabilizes.
  • the smoothing blade can be produced as a suspension spring by superimposing metal or plastic blades of different stiffnesses and of different thicknesses. Depending on the heat losses occurring in the smoothing, it may or may not be necessary to preheat the smoothing device at least in its most rigid part.
  • the spreading and smoothing of the molten material carried out by means of the dosing and smoothing bead are all the easier when the viscosity of the material is low or when the temperature of the strip B (which controls for a large the temperature of the material in the bead) is higher.
  • the strip B can be preheated to a temperature much higher than the temperature at the start of crosslinking of the polymer.
  • the coated strip BR then passes through crosslinking means which may be constituted, for example, by an induction furnace when the polymer is crosslinkable thermally, or alternatively by UV lamps or by electron beams when 'it is photoréticulàbie.
  • crosslinking means which may be constituted, for example, by an induction furnace when the polymer is crosslinkable thermally, or alternatively by UV lamps or by electron beams when 'it is photoréticulàbie.
  • the effect of the radiation is advantageously combined with that of the temperature to accelerate the hardening of the product.
  • the straightening roller 6 can be driven in rotation, by appropriate means (not shown) in the direction of travel of the strip B, represented by the arrow fi.
  • the device also comprises means for adjusting the tangential speed of said straightening roller 6 in a ratio of between 1/10 and 1/100 times the running speed of the strip B.
  • FIG. 3 we can see a device similar to that shown in Figure 2, but allowing to deposit two sheets of molten polymer N1 and N2 initially disjoint, and therefore comprising means of formation by forced flow of two plies, which are distributed over the width of the strip B.
  • These means comprise two identical nozzles 7 and 8 provided with extrusion slots through which the plies of molten polymer are forced to flow over the strip B.
  • the device can also include two flow control members arranged upstream of nozzles 7 and 8. The application of a fluid film of predetermined thickness E to the strip
  • the strip B runs, at a speed of 30 m / min, for example, supported by the support roller 1. It is possibly preheated, preferably at a temperature greater than or equal to the temperature softening the crosslinkable polymer, by passing through the preheating means 2.
  • the crosslinkable polymer is melted in each extrusion machine, and two layers of polymer N1 and N2 are formed on strip B by forced flow respectively through nozzles 7 and 8, the formation temperatures sheets N1 and N2 being below the crosslinking temperature of the polymer.
  • These two layers N1 and N2 are disjoint and cover part of the width of the strip B.
  • Their thickness E ' is greater than the predetermined thickness E. The adjustment of the quantity of material deposited on the strip B can be done very simply by slaving the extrusion rate to the running speed of the strip B.
  • the strip coated with these two plies then passes under the straightening roller 6 which forces the excess material relative to E to flow transversely relative to the band B, thus forming a reserve of molten material taking the form of a bead .
  • the polymer is thus distributed over the entire width of the strip B, the two layers N1 and N2 being thus joined.
  • the film obtained after passing under said straightening roller 6 has a uniform thickness E, and has a smooth appearance without discontinuity.
  • This embodiment has the advantage of allowing a uniform coating of very thin film, less than 20 ⁇ m which it would be very difficult to obtain without this roller.
  • the sheet is extruded directly onto the strip B, and the nozzle is approached less than 20 ⁇ m from the strip, there is a great risk of damaging the latter if the strip has irregularities of this amplitude.
  • the addition of a transfer cylinder therefore makes it possible to achieve very small thicknesses without the risk of damaging the device.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Procédé et dispositif de revêtement en continu d'une S ande par un fifm fluide d'épaisseur prédéterminée en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de revêtement en continu d'une bande par un film fluide d'épaisseur prédéterminée et uniforme en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant, dont la température de ramollissement est supérieure à 50°C. Ce type de polymère présente la particularité de devoir être durci par traitement thermique ou par irradiation (rayonnement UV, faisceau d'électrons...), après son application.
Le dépôt de revêtements organiques réticulables, tels que des peintures ou des vernis par exemple, est notamment utilisé pour protéger des bandes métalliques contre la corrosion, ou bien encore pour les recouvrir de peinture. Pour ces deux usages, il est important que le film obtenu présente partout une épaisseur constante, que ce soit pour garantir une protection contre le corrosion ou bien pour obtenir une teinte uniforme de la bande. On a donc cherché à développer des techniques permettant d'obtenir des bandes revêtues d'un film mince de polymère réticulable ayant une épaisseur la plus uniforme possible.
Une technologie particulièrement utilisée pour déposer des revêtements à base de polymères thermoplastiques sur une bande en défilement est l'extrusion au travers d'un dispositif de calibration comme une buse en T, que l'on utilise pour former une nappe auto-supportée de polymère fondu, qui est d'abord étirée sous la buse, puis plaquée sur la bande en défilement. Pour presser le film de revêtement fondu sur le substrat on peut effectuer soit une lamination à l'aide d'un rouleau refroidi (extrusion- lamination), soit un placage par un dispositif sans contact (extrusion- couchage) comme par exemple un vide partiel, ou l'application d'un champ électrostatique. On a alors tenté de développer des méthodes similaires pour déposer par enduction à l'état fondu des revêtements organiques réticulables. Par exemple le brevet PCT WO 95/21706 (DSM N.V) décrit l'utilisation d'un placage au rouleau ou à la buse d'air pour transférer un film de revêtement thermodurcissable extrudé à l'état fondu et préalablement étiré dans l'air 5 à 20 fois de manière à réaliser un dépôt de fine épaisseur sur une bande métallique préchauffée.
Toutefois, les précurseurs fonctionnels utilisés dans les revêtements réticulables sont des pré-polymères de basse masse moléculaire qui présentent une très faible consistance à l'état fondu. De ce fait, il est très difficile de réaliser un film libre auto-supporté, calibré par une buse et capable de supporter un étirage élevé pour former un dépôt uniforme de très fine épaisseur (de l'ordre de 5 à 50 μm) sur une bande en défilement. On constate que les revêtement obtenus présentent de fortes variations d'épaisseur ce qui interdit d'utiliser cette technologie pour réaliser des revêtements minces et uniformes.
Une autre technique mieux adaptée à l'application à l'état fondu d'un revêtement organique réticulable consiste à former un film pré-dosé de polymère par écoulement forcé au travers d'une buse chauffée, placée en quasi contact avec la bande à recouvrir. Selon cette technologie d'extrusion- couchage direct, raffinement de la matière est obtenu par cisaillement entre le plan de sortie de la buse et celui de la bande. Mais, cette enduction directe n'est bien adaptée que lorsque les substrats présentent un état de surface très régulier ou sont souples (films plastiques, papier ou carton) et supportés par un rouleau deformable, auquel cas la distribution uniforme de la matière fondue, obtenue à la sortie de la buse, est maintenue dans l'entrefer de calibration du revêtement final que constitue l'espace formé entre la buse et la bande en défilement. Le brevet US 5 962 075 (AVERY DENNISON) décrit son utilisation pour réaliser des dépôts multi-couches. La demande de brevet WO 94/01224 (COURTAULDS COATINGS) décrit des compositions de systèmes thermodurcissables pour le revêtement des métaux de fine épaisseur qui peuvent être appliquées par cette technique. Ce procédé permet de réaliser des couches de très fine épaisseur
(< 5 μm) et de très haute uniformité (+/- 1 μm) sous réserve de stabiliser parfaitement le débit d'alimentation en polymère fondu ainsi que la vitesse de défilement de la bande dont les variations induisent des fluctuations d'épaisseur du revêtement au cours du temps.
Toutefois, lorsqu'on cherche à mettre en œuvre cette technologie d'enduction à la buse pour appliquer un revêtement réticulable sur un substrat relativement rigide qui présente des défauts de planéité ou des hétérogénéités d'épaisseur d'une amplitude comparable, voire supérieure, à l'épaisseur du revêtement à appliquer, il n'est pas possible de réaliser directement une enduction de haute précision par cette méthode. En effet, l'épaisseur du dépôt est contrôlée par l'entrefer virtuel que constitue la séparation entre la face aval de la buse et le substrat en défilement. Les hétérogénéités d'épaisseur du substrat provoquent donc des variations locales de cet entrefer qui induisent des fluctuations instantanées d'épaisseur du revêtement.
En outre, la bande en défilement n'est pas toujours parfaitement alignée en face de la buse de revêtement, ce qui peut entraîner un mauvais recouvrement de la bande qui ne sera que partiellement enduite. L'invention a donc pour but de remédier aux inconvénients des procédés de l'art antérieur en mettant à disposition un procédé de revêtement en continu de bandes qui permette l'application d'un film de polymère réticulable uniforme et lisse, d'épaisseur prédéterminée sur toute la largeur de cette bande, quelles que soient les irrégularités d'épaisseur, de largeur ou les défauts de planéité et de positionnement de la bande.
A cet effet, l'invention a pour premier objet un procédé de revêtement en continu d'une bande par un film fluide d'épaisseur prédéterminée E en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant, dont la température de ramollissement est supérieure à 50°C, caractérisé en ce que : - on fait défiler en continu la bande sur au moins un support à une vitesse contrôlée,
- on dépose, sur une partie de la largeur de la bande, au moins une nappe fluide dudit polymère à l'état fondu, obtenue par fusion puis écoulement forcé du polymère, ladite nappe présentant une épaisseur moyenne E' supérieure à ladite épaisseur prédéterminée E, la température de formation de cette nappe étant inférieure à la température de début de réticulation du polymère, - on répartit le polymère fondu sur toute la largeur de la bande au moyen d'un dispositif de lissage à surface deformable qui forme une réserve continuellement renouvelée de polymère fondu, sur toute la largeur de ladite bande, et - on forme un film d'épaisseur uniforme E par cisaillement du polymère fondu issu de ladite réserve, entre la bande et le dispositif de lissage à surface deformable.
Contrairement.au cas d'une application effectuée sans dispositif de lissage, la présence de la réserve de matière permet tout d'abord de compenser les fluctuations de l'entrefer de dosage résultant de déformations à courte période de la bande. Ensuite, la réserve permet de distribuer une couche uniforme de matière sur toute la largeur du substrat par dosage dans un entrefer stable formé par le dispositif de lissage à surface deformable et la bande. La bonne uniformité de répartition de la matière résulte du fait que les variations locales d'épaisseur ou de planéité de la bande sont compensées par la flexibilité du dispositif de lissage.
En outre, on obtient un film d'aspect lisse grâce la réserve formée entre le dispositif de lissage et la bande qui permet d'obtenir un écoulement sans instabilité de la matière fondue entre la bande et le dispositif de lissage.
Enfin, le prédosage de la matière par écoulement forcé permet de contrôler facilement le débit global de matière qui permet d'atteindre l'épaisseur moyenne prédéterminée E du revêtement. En ajustant le débit total de la matière fluide en fonction de la largeur et de la vitesse de défilement de la bande, on contrôle de façon instantanée l'épaisseur du revêtement qui peut être en outre maintenue constante par un système d'asservissement sans intervention d'un opérateur.
Le procédé selon l'invention permet donc d'obtenir un film lisse d'épaisseur uniforme, recouvrant toute la largeur de la bande, quelles que soient les irrégularités de cette bande et son positionnement sur le support. Le procédé selon l'invention peut également présenter les caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison :
- on dépose au moins une nappe fluide de polymère à l'état fondu par écoulement forcé dudit polymère à l'état fondu, directement sur la bande ; - on dépose au moins une nappe fluide de polymère à l'état fondu sur la bande, par écoulement forcé dudit polymère à l'état fondu, sur un cylindre de transfert de surface deformable, ledit cylindre de transfert étant entraîné en rotation dans le sens de défilement de la bande, puis l'on transfère ladite nappe du cylindre de transfert sur la bande en la comprimant entre le support et le cylindre de transfert ;
- on forme simultanément plusieurs nappes fluides, éventuellement disjointes, par écoulement forcé de polymère fondu, lesdites nappes étant réparties sur la largeur de la bande, et présentant une épaisseur moyenne E' supérieure à ladite épaisseur prédéterminée E, les températures de formation de ces nappes étant inférieures à la température de début de réticulation du polymère, puis on répartit le polymère fondu sur toute la largeur de la bande au moyen d'un dispositif de lissage à surface deformable qui forme une réserve continuellement renouvelée de polymère fondu sur toute la largeur de ladite bande, et on forme un film continu d'épaisseur uniforme E par cisaillement du polymère fondu issu de ladite réserve, entre la bande et le dispositif de lissage à surface deformable ;
- le dispositif de lissage est une racle flexible ;
- le dispositif de lissage est un rouleau lisseur à surface deformable, éventuellement animé d'un mouvement de rotation dans le sens de défilement de ladite bande, le rapport de sa vitesse tangentielle par rapport à la vitesse de défilement de la bande étant compris entre 1/10 et 1/100 ;
- préalablement au dépôt de la ou les nappes fluides de polymère à l'état fondu, on préchauffe la bande à une température supérieure ou égale à la température de ramollissement dudit polymère ; - on forme la ou les nappes de polymère fondu par extrusion. L'invention a pour deuxième objet un dispositif de revêtement en continu d'une bande par un film fluide d'épaisseur prédéterminée E en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant, dont la température de ramollissement est supérieure à 50°C, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens d'entraînement en continu de la bande,
- de moyens de support de la bande,
- des moyens de fusion dudit polymère réticulable,
- des moyens de formation par écoulement forcé d'au moins une nappe fluide dudit polymère à l'état fondu, - des moyens de lissage de la nappe de polymère fondu déposée sur la bande en défilement pour obtenir un film homogène d'épaisseur prédéterminée E.
Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention.
L'invention vise à revêtir en continu une bande par un film fluide d'épaisseur prédéterminée E en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant. Cette épaisseur prédéterminée pourra, de préférence être comprise entre 2 et 100 μm, et de façon plus particulièrement préférée, comprise entre 5 et 50 μm. Elle est de préférence inférieure à l'épaisseur de la bande. L'épaisseur de la bande est comprise, par exemple entre 0,1 et
4 mm. La matière de la bande pourra être un métal tel que de l'acier, de l'aluminium, ou un alliage d'aluminium, ou bien encore du verre ou du contre- plaqué, par exemple, et la bande peut avoir été préalablement peinte ou couverte d'un revêtement sur une ou deux faces.
Le polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant, peut être réticulable de façon thermique, ou bien encore par irradiation (UV ou faisceau d'électrons). On citera à titre indicatif, les compositions thermodurcissables à base de polyesters hydroxylés et d'isocyanates bloqués et on se référera à la demande WO 95/21706 pour une description générale de produits de ce type, bien connus de l'homme du métier. Les polymères réticulables par irradiation peuvent être des systèmes radicalaires ou cationiques, voire des systèmes hybrides.
Le polymère peut contenir de façon usuelle des charges, des pigments, des additifs comme les catalyseurs, les plastifiants, les stabilisants ou tout autre additif connu.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par température de début de reticulation, la température à partir de laquelle on observe un accroissement de la viscosité supérieur à 10% en moins de 15 minutes. Les polymères utilisés dans le cadre de la présente invention sont tels que leur température de ramollissement soit supérieure à 50°C, ce qui signifie qu'ils sont solides ou très visqueux à température ambiante. Sur la figure 1 , on a représenté une bande B appuyée sur un rouleau de support 1 en acier revêtu d'un élastomère, et entraînée en défilement selon la flèche F par des moyens d'entraînement (non représentés).
Le dispositif selon l'invention comprend également des moyens de préchauffage 2, tels qu'un four à induction, qui permettent de porter la bande B à une température supérieure ou égale à la température du film de polymère fondu, afin d'améliorer la qualité de l'adhésion entre le polymère et la bande et de faciliter l'étalement et le lissage du produit en abaissant sa viscosité lors du passage sous les moyens de lissage.
Au niveau de la génératrice de contact entre la bande B et le rouleau 1 , se trouve une machine d'extrusion (non représentée) comprenant des moyens de fusion du polymère et une buse 3 munie d'une fente d'extrusion à travers laquelle la nappe de polymère fondu s'écoule de façon forcée sur la bande B. La machine d'extrusion peut également comporter un organe de régulation de débit (non représenté) comme une pompe doseuse que l'on dispose entre la machine d'extrusion et la buse 3.
L'alimentation de la matière fondue jusqu'à la machine d'extrusion s'effectue, par exemple, par l'intermédiaire d'un flexible couplé. La machine d'extrusion peut être remplacée par un fondoir ou un vide-fût chauffant équipé d'une vis de mise en pression du liquide ou d'une pompe à engrenage permettant de contrôler le débit de fa matière.
Les moyens de formation par écoulement forcé de la nappe sont ici constitués de la buse 3 en appui contre la surface de la bande B et munie de moyens de réglage de la position des bords de sa fente d'extrusion par rapport à la surface de la bande B. Le positionnement de la buse 3 s'effectue à l'aide de vérins ou de supports à position ajustable de manière à l'amener en quasi contact avec la bande, parallèlement à la génératrice du cylindre support 1. La fente de la buse 3 peut avoir une longueur inférieure à la largeur de la bande B pour former une nappe de polymère ne couvrant pas toute la largeur de la bande B, mais elle peut également avoir une longueur supérieure ou égale à cette largeur. La fente de la filière 3 peut en outre avoir une longueur ajustable par déplacement d'un insert. Un autre mode de réglage de l'enduction consiste à utiliser une buse à éléments juxtaposés mais alimentés séparément. Ce mode de réalisation permet d'utiliser le réglage du débit de matière dans les éléments latéraux, soit pour faire varier la largeur de la nappe formée, soit pour moduler son épaisseur au niveau des éléments extérieurs. On peut également utiliser une buse à fente dont la face aval est constituée d'une barre métallique parfaitement rectiligne, parallèle ou légèrement inclinée par rapport au plan de la bande. On pourra ajuster par usinage le profil de sortie de la buse et régler mécaniquement son inclinaison par rapport au plan de la bande de manière à obtenir un aspect parfaitement lisse du revêtement.
On pourra également placer, face à la sortie de la buse, une barre rotative (barre de Meier) intégrée dans le bâti de la buse et animée d'un léger mouvement de rotation qui permet de distribuer la matière au contact de la bande. Cette barre rotative constitue alors un élément facilement interchangeable qui permet d'éviter de ré-usiner les lèvres de la buse en cas de choc ou d'endommagement. En outre son mouvement rotatif facilite l'élimination de particules ou d'agrégats susceptibles de rester bloqués dans l'entrefer de l'application.
Le profil d'épaisseur de la nappe de polymère fondu peut être réglé de façon différente entre les bords et le reste du corps de la buse 3. Dans la partie centrale de la buse 3, on alimente alors uniformément la matière tandis qu'aux extrémités de la buse 3, on génère une légère surépaisseur de matière de manière à alimenter de façon contrôlée la réserve de matière fondue formée jusqu'aux extrémités de la bande B. La réalisation de cette surépaisseur contrôlée. de matière aux deux extrémités de la buse 3 peut être facilement obtenue en jouant par exemple sur le profil d'ouverture des lèvres de la buse 3. Cette sur-alimentation de matière compense alors l'écoulement transversal de la matière dans la réserve. Mais on peut également alimenter l'ensemble de la buse 3 de façon uniforme.
On pourra également multiplier le nombre de buses que l'on répartit sur la largeur de la bande B, ou bien encore utiliser une buse de largeur réglable. Le dispositif de revêtement comprend ensuite des moyens de lissage de la nappe de polymère fondu sous la forme d'une racle flexible 4 supportée par un élément chauffant (non représenté). On règle son inclinaison de manière à stabiliser la réserve de matière prenant la forme d'un bourrelet, et qui s'auto-régule par le mécanisme suivant : si du fait d'une perturbation externe une quantité de matière trop importante s'accumule dans le bourrelet, celui-ci a tendance à soulever la racle et à se résorber en laissant passer plus de matière. Si la quantité de matière dans le bourrelet diminue, la rétention de la matière se réduit et le bourrelet s'accroît puis se stabilise.
La lame de lissage peut être réalisée comme un ressort de suspension en superposant des lames métalliques ou plastiques de différentes rigidités et de différentes épaisseurs. Selon les pertes thermiques se produisant dans le lissage, il peut être nécessaire ou non de préchauffer le dispositif de lissage au moins dans sa partie la plus rigide. L'étalement et le lissage de la matière fondue réalisés par le biais du bourrelet de dosage et de lissage sont d'autant plus aisés que la viscosité de la matière y est faible ou que la température de la bande B (qui contrôle pour une large part la température de la matière dans le bourrelet) est plus élevée. Ainsi, pour faciliter au maximum l'abaissement de la viscosité de la matière dans le bourrelet, on peut préchauffer la bande B à une température très supérieure à la température de début de reticulation du polymère.
La bande revêtue BR passe ensuite au travers de moyens de reticulation qui peuvent être constitués, par exemple, par un four à induction lorsque le polymère est réticulable par voie thermique, ou bien encore par des lampes à UV ou par des faisceaux d'électrons lorsqu'il est photoréticulàbie. Dans ce dernier cas", on combine avantageusement l'effet du rayonnement à celui de la température pour accélérer le durcissement du produit. Un des avantages du procédé selon l'invention réside dans le fait que le film de revêtement obtenu présente un excellent tendu et est exempt de bulles, ce qui permet de l'introduire sans refroidissement et sans préchauffage complémentaire dans le dispositif de durcissement par voie thermique ou sous rayonnement.
Si l'on considère à présent la figure 2, on peut y voir un dispositif similaire à celui de la figure 1 , à l'exception des moyens de lissage de la nappe fondue qui sont ici constitués d'un rouleau lisseur 6 comportant une âme centrale métallique recouverte d'une enveloppe extérieure en matériau deformable tel qu'un élastomère par exemple.
Le rouleau lisseur 6 peut être entraîné en rotation, par des moyens appropriés (non représentés) dans le sens du défilement de la bande B, représenté par la flèche fi . Le dispositif comprend également des moyens de réglage de la vitesse tangentielle dudit rouleau lisseur 6 dans un rapport compris entre 1/10 et 1/100 fois la vitesse de défilement de la bande B.
Pour éviter la formation de rayures en présence de contaminations de la matière de la réserve, on peut animer le rouleau lisseur 6 d'une rotation lente dans le sens de défilement du substrat. Lorsqu'on utilise une racle flexible, on pourra l'animer d'un mouvement d'oscillations transversales dans le même but. Si l'on considère à présent la figure 3, on peut y voir un dispositif similaire à celui représenté en figure 2, mais permettant de déposer deux nappes de polymère fondu N1 et N2 initialement disjointes, et comprenant donc des moyens de formation par écoulement forcé de deux nappes, qui sont répartis sur la largeur de la bande B. Ces moyens comprennent deux buses identiques 7 et 8 munies de fentes d'extrusion à travers lesquelles les nappes de polymère fondu s'écoulent de façon forcée sur la bande B. Le dispositif peut également comporter deux organes de régulation de débit disposés en amont des buses 7 et 8. L'application d'un film fluide d'épaisseur prédéterminée E sur la bande
B, à partir de deux, nappes de polymère disjointes et d'épaisseur E' supérieure à l'épaisseur prédéterminée E, pour obtenir une bande revêtue BR est réalisée de la façon suivante.
Comme on peut le voir en figure 3, la bande B défile, à une vitesse de 30 m/min, par exemple, supportée par le rouleau de support 1. Elle est éventuellement préchauffée, de préférence à une température supérieure ou égale à la température de ramollissement du polymère réticulable, par passage dans les moyens de préchauffage 2.
Dans le même temps, on fait fondre le polymère réticulable dans chaque machine d'extrusion, et l'on forme sur la bande B deux nappes de polymère N1 et N2 par écoulement forcé respectivement au travers des buses 7 et 8, les températures de formation des nappes N1 et N2 étant inférieures à la température de reticulation du polymère. Ces deux nappes N1 et N2 sont disjointes et couvrent une partie de la largeur de la bande B. Leur épaisseur E' est supérieure à l'épaisseur prédéterminée E. Le réglage de la quantité de matière déposée sur la bande B peut se faire très simplement en asservissant le débit d'extrusion à la vitesse de défilement de la bande B.
La bande revêtue de ces deux nappes passe ensuite sous le rouleau lisseur 6 qui force la matière en excès par rapport à E à s'écouler transversalement par rapport à la bande B, formant ainsi une réserve de matière fondue prenant la forme d'un bourrelet. Le polymère est ainsi réparti sur toute la largeur de la bande B, les deux nappes N1 et N2 étant ainsi réunies. Le film obtenu à l'issue du passage sous ledit rouleau lisseur 6 présente une épaisseur E uniforme, et a un aspect lisse sans discontinuité.
Le fonctionnement d'un tel système permet donc de réaliser de façon très simple un ensemble modulaire facilement adaptable aux variations de largeur de la bande à revêtir.
Si l'on considère à présent le dispositif de la figure 4, on peut y voir un dispositif similaire à celui de la figure 2, mais comprenant en outre un cylindre de transfert 9 à surface deformable, tournant dans le sens indiqué par la flèche f2, qui correspond au sen de défilement de la bande B. Dans un premier temps, on forme sur ce rouleau une nappe de polymère fondue par extrusion-couchage. On réalise ensuite l'application de la nappe sur la bande B par transfert en mode "direct" de la nappe déposée préalablement sur le rouleau 9.
Ce mode de réalisation présente l'avantage de permettre une enduction uniforme de film de très faible épaisseur, inférieure à 20 μm qu'il serait très difficile d'obtenir sans ce rouleau. En effet, si l'on extrude la nappe directement sur la bande B, et que l'on approche la buse de moins de 20 μm de la bande, on court un grand risque d'endommager cette dernière si la bande présente des irrégularités de cette amplitude. L'ajout d'un cylindre de transfert permet donc d'atteindre de très faibles épaisseurs sans risque d'endommager le dispositif.
La description qui vient d'être donnée de différents mode de réalisation de l'invention n'est nullement limitative. Ainsi, on pourra par exemple mettre en œuvre le procédé selon l'invention pour revêtir de façon simultanée ou non, chacune des faces de la bande en défilement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de revêtement en continu d'une bande (B) par un film fluide d'épaisseur prédéterminée E en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant, dont la température de ramollissement est supérieure à
50°C, caractérisé en ce que : - on fait défiler en continu la bande (B) sur au moins un support (1) à une vitesse contrôlée,
- on dépose, sur une partie de la largeur de la bande (B) , au moins une nappe fluide dudit polymère à l'état fondu, obtenue par fusion puis écoulement forcé du polymère, ladite nappe présentant une épaisseur moyenne E' supérieure à ladite épaisseur prédéterminée E, la température de formation de cette nappe étant inférieure à la température de début de reticulation du polymère,
- on répartit le polymère fondu sur toute la largeur de la bande (B) au moyen d'un dispositif de lissage à surface deformable (4,6) qui forme une réserve continuellement renouvelée de polymère fondu, sur toute la largeur de ladite bande (B), et
- on forme un film d'épaisseur uniforme E par cisaillement du polymère fondu issu de ladite réserve, entre la bande (B) et le dispositif de lissage à surface deformable (4,6).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on dépose au moins une nappe fluide de polymère à l'état fondu par écoulement forcé dudit polymère à l'état fondu, directement sur la bande (B).
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on dépose au moins une nappe fluide de polymère à l'état fondu sur la bande (B), par écoulement forcé dudit polymère à l'état fondu, sur un cylindre de transfert de surface deformable (9), ledit cylindre de transfert (9) étant entraîné en rotation dans le sens de défilement de la bande (B), puis l'on transfère ladite nappe du cylindre de transfert (9) sur la bande (B) en la comprimant entre le support (1) et le cylindre de transfert (9).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on forme simultanément plusieurs nappes fluides (S 1. 2), éventuellement disjointes, par écoulement forcé de polymère fondu, lesdites nappes étant réparties sur la largeur de la bande (B), et présentant une épaisseur moyenne E' supérieure à ladite épaisseur prédéterminée E, les températures de formation de ces nappes (N1.N2) étant inférieures à la température de début de reticulation du polymère, puis on répartit le polymère fondu sur toute la largeur de la bande (B) au moyen d'un dispositif de lissage à surface deformable (4,6) qui forme une réserve continuellement renouvelé de polymère fondu sur toute la largeur de ladite bande (B), et on forme un film continu d'épaisseur uniforme E par cisaillement du polymère fondu issu de ladite réserve, entre la bande (B) et le dispositif de lissage à surface deformable (4,6).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de lissage est une racle flexible (4).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de lissage est un rouleau lisseur à surface deformable (6).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit rouleau lisseur (6) est animé d'un mouvement de rotation dans le sens de défilement de ladite bande (B), le rapport de sa vitesse tangentielle par rapport à la vitesse de défilement de la bande (B) étant compris entre 1/10 et 1/100.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on forme la ou les nappes de polymère fondu par extrusion.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, préalablement au dépôt de la ou les nappes fluides de polymère à l'état fondu, on préchauffe la bande (B) à une température supérieure ou égale à la température de ramollissement dudit polymère.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on revêt la bande (B) simultanément sur chacune de ses faces.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite bande (B) est une bande métallique.
12. Dispositif de revêtement en continu d'une bande (B) par un film fluide d'épaisseur prédéterminée E en polymère réticulable exempt de solvant ou de diluant, dont la température de ramollissement est supérieure à 50°C, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens d'entraînement en continu de la bande (B),
- de moyens de support (1) de la bande (B),
- des moyens de fusion dudit polymère réticulable,
- des moyens de formation par écoulement forcé (3,7,8) d'au moins une nappe fluide dudit polymère à l'état fondu, et - des moyens de lissage (4,6) de la nappe de polymère fondu déposée sur la bande (B) en défilement pour obtenir un film homogène d'épaisseur prédéterminée E.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un cylindre de transfert de surface deformable (9), pouvant être entraîné en rotation dans le sens de défilement de la bande (B), et destiné à transférer ladite au moins une nappe fluide de polymère fondu sur la bande (B).
14. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de formation par écoulement forcé (7,8) de plusieurs nappes (N1 ,N2) de polymère fondu.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les moyens de lissage à surface deformable sont constitués par une racle flexible (4).
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les moyens de lissage à surface deformable (6) sont constitués par un rouleau lisseur à surface deformable, pouvant être animé d'un mouvement de rotation dans le sens de défilement de ladite bande (B).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage de la vitesse tangentielle du rouleau lisseur (6) dans un rapport compris entre 1/10 et 1/100 fois la vitesse de défilement de la bande (B).
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que les moyens de formation par écoulement forcé d'au moins une nappe fluide dudit polymère à l'état fondu comprennent une machine d'extrusion munie d'une buse (3,7,8) comportant une fente d'extrusion et un organe de régulation de débit placé entre la machine d'extrusion et la buse (3,7,8).
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en les moyens de formation par écoulement forcé d'au moins une nappe fluide dudit polymère à l'état fondu sont formés par la buse (3,7,8) en appui contre la bande (B) en défilement et munie de moyens de réglage de la position des bords de la fente d'extrusion de ladite buse (3,7,8) par rapport à la bande (B) en défilement.
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