WO2004030831A2 - Procede et dispositif de revetement en continu d'au moins un substrat par un film - Google Patents

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WO2004030831A2
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applicator
rotation
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Laurence Garrigues
Pascal Etienne
Eric Gailly
Erwin Volon
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    • B05D2252/00—Sheets
    • B05D2252/02—Sheets of indefinite length

Definitions

  • the operator is therefore forced to program the passage of the strips in cone of decreasing widths so as to pass the widest strips before the narrower strips;
  • the wear on the coating of the applicator roller is too marked or when we reach the end of the cone and start again scrolling strips of large widths, it is necessary to change the applicator roller to either rectify or re-fill.
  • the friction between the applicator roller and the strip is low . It is then possible to deposit films of very fluid formulation whose viscosity is less than 0.01 Pa.s, or even films of very thin thickness, without observing excessive wear on the surface of the applicator cylinder.
  • the direct transfer mode generates defects in the surface appearance of the coating deposited on the strip called stringing or lineage, defects which are all the more marked when the application is made at high speed or at thin thickness. .
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks of the processes of the prior art by providing a process for continuously coating strips which makes it possible to deposit films of formulation in a " wide range of viscosities.
  • the invention also has the purpose of providing a process which requires only little adjustment to obtain a film of controlled wet thickness in a wide range of thickness and with a beautiful surface appearance, even when the strip is traveling at high speed.
  • the first object of the invention is a process for continuously coating at least one substrate with a film of an organic or mineral formulation in the form of a solution or dispersion, the viscosity of said formulation being included between 0.001 and 100 Pa.s. at room temperature, according to which the process comprises the following stages:
  • a rotary cylinder with a deformable surface is rotated, a uniform primary ply of controlled width and thickness of said formulation is formed on the rotary cylinder,
  • the entire thickness of the intermediate ply is transferred from the applicator cylinder to the substrate by compressing the applicator cylinder against the substrate to obtain a coating film of uniform thickness.
  • the viscosity of the formulation is between 0.001 and 0.01 Pa.s
  • the gripper cylinder is rotated in the same direction of rotation as the direction of rotation of the applicator cylinder, - the clamping force between the cylinder is adjusted taker and the applicator cylinder at a constant value, between 100 and 1000 kg.ms "2 , and chosen as a function of the final thickness of the film and as a function of the viscosity of the formulation, - the tangential speed of the applicator cylinder is adjusted in a ratio between 1 and 2 times the speed of the substrate,
  • the lower part of the take-up cylinder is immersed in a bath of the formulation in the liquid state, and the rotary drive of the take-up cylinder makes it possible to form thereon a primary tablecloth of the formulation,
  • the substrate is a metal strip or sheet
  • the substrate is coated on one or the other or both sides simultaneously or successively, - after the film has been transferred to the substrate, said film is dried and / or hardened by physical means and / or chemical.
  • a metering cylinder with a non-deformable surface is in contact with the take-up cylinder, it is rotated in opposite direction to the direction of rotation of said take-up cylinder, and an introduction device for introducing said formulation at a controlled rate and at a temperature, arranged above the air gap of the take-up cylinder and the metering cylinder,
  • the lower part of the take-up cylinder is immersed in a bath of said formulation, said bath being contained in a tank fed continuously with the formulation,
  • the pick-up cylinder is in contact with a metering roll which is rotated in opposite direction to the direction of rotation of the pick-up cylinder
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of 'A continuous coating installation according to the invention.
  • the invention aims to implement an identical coating process for continuously coating a substrate with a film of conventional paints as well, which may have a viscosity of between 0.01 and 100 Pa.s. at room temperature, only surface treatment solutions, such as aqueous chromating solutions, whose viscosity is of the order of 0.001 to 0.01 Pa.s.
  • the formulations according to the invention have a viscosity of between 0.001 and 100 Pa.s at room temperature.
  • Formulations with a viscosity of less than 0.001 Pa.s at room temperature could be used, that is to say formulations in which the solvent or dispersant is a volatile organic solvent, for example ether.
  • the solvent or dispersant is a volatile organic solvent, for example ether.
  • these would not be of great industrial interest due to the volatile nature of the solvent which would require a complete covering of the coating installation, as well as strict safety instructions for operating personnel.
  • the use of this type of solvent is not recommended.
  • the term “formulation” is intended to mean a formulation either based on at least one polymer, or based on at least one mineral compound, and the solvent or dispersant of which is either organic or aqueous.
  • the term “formulations based on at least one mineral compound in the form of a solution or dispersion in water or in an organic solvent” means solutions for treating metal surfaces such as, for example, chromating.
  • the formulations in the form of solutions or dispersions in water or in an organic solvent can also usually contain fillers, pigments, catalysts, plasticizers, stabilizers or any other known additive.
  • the invention applies not only to metal substrates, such as steel, aluminum or an aluminum alloy, but also to glass, plastic, plywood, or any other suitable material.
  • the substrate may have been previously painted or covered with a coating on one or two sides.
  • the thickness of the substrate is, for example between 0.1 and 4 mm.
  • the substrate is preferably in the form of a strip or sheet.
  • FIG. 1 there is shown a strip B supported on at least one support 1 shown by a support cylinder with deformable surface, and driven in travel along the arrow F by drive means (not shown).
  • the device according to the invention also comprises a take-up cylinder 2 with a deformable surface in contact on one side with an applicator cylinder 3 with a non-deformable surface, and on the other side with a metering cylinder 4 also with a non-deformable surface.
  • the applicator cylinder 3 is kept in contact with the strip B bearing on the support cylinder 1.
  • This figure represents a reverse transfer mode in which, according to the invention, the applicator cylinder 3 is rotated, by appropriate means (not shown) in the direction of arrow f1 which is the opposite direction of the direction of travel of the strip B.
  • the gripping cylinder 2 is rotated by appropriate means (not shown) in the direction of arrow f2 which is the opposite direction of the direction of rotation of the applicator cylinder 3, while the metering cylinder 4 is rotated, by appropriate means (no shown) in the direction of arrow f3 which is the opposite direction to the direction of rotation of the take-up cylinder 2.
  • the cylinders with non-deformable surface are formed by rectified steel cylinders which can be coated with a layer of ceramic or chromium.
  • the cylinders with deformable surface are formed of a steel core coated with a layer or an envelope of elastomer or polyurethane.
  • the installation also includes a tank 8 placed under the taker 2 and doser 4 cylinders which can be connected to the supply device.
  • a part of the primary ply 9 is transferred from the pick-up cylinder 2 to the applicator cylinder 3 by compressing the primary ply 9 formed between the pick-up cylinder 2 and the applicator cylinder 3.
  • the primary ply 9 is divided, sharing it in a controlled manner when the primary ply 9 leaves the contact zone between the taker 2 and applicator 3 cylinders, to obtain an intermediate ply 10 which is transferred to the applicator cylinder 3.
  • the other part of the primary ply 9 is driven by the gripper cylinder 2.
  • the gripper 2 and applicator 3 cylinders are rotated, preferably at identical tangential speeds, and the clamping force between the gripper 2 and applicator 3 cylinders is adjusted to a constant value, chosen as a function of the final thickness of the film 11 which one wishes to deposit on the strip, and as a function of the viscosity of the formulation 7.
  • This clamping force is between 100 and 1000 kg. m. s "2 .
  • the clamping force between the gripping cylinders 2 and applicator 3 is less than 100 kg.ms "2 , then the cylinders are not sufficiently compressed.
  • the deformable envelope of the gripping cylinder 2 does not deform sufficiently, and it reveals its imprint on the primary water table 9.
  • Formulation 7 is preferably used at room temperature, and not at a temperature above 40 ° C., so as to avoid any risk of the formulation starting to cook, or of evaporation of the solvent, which would not allow more control of the thickness of the plies 9, 10 and of the film 11.
  • the entire intermediate ply 10 is transferred from the applicator cylinder 3 to the strip B by compressing the strip B between the support cylinder 1 and the applicator cylinder 3 to obtain a film 11 controlled thickness.
  • an overspeed is applied to the applicator cylinder 3 relative to the speed of the band B, by adjusting the tangential speed of the applicator cylinder 3 in a ratio of between 1 and 2 times the speed of the band B. If, adjusts the tangential speed of the applicator cylinder 3 in a ratio less than once the speed of the strip B, then the transfer of the intermediate ply 10 onto the strip B is not carried out under optimum conditions, because the strip B will tend to repel the tablecloth 10.
  • the tangential speed of the applicator cylinder 3 is adjusted in a ratio greater than 2 times the speed of the strip B, then the transfer of the intermediate ply 10 onto the strip B takes place without problems.
  • the inventors have found that by using certain types of paint (such as latex paints), the film 1 1 deposited on the strip B had a poor surface appearance, with in certain cases appearance of the defect of stringing or line. . This is why, the overspeed on the applicator cylinder 3 is limited relative to the speed of the strip B in a ratio which does not exceed 2.
  • this film 1 1 also depends on the roughness of the applicator cylinder 3, in fact the greater this is, the thicker the film 11 deposited. This roughness is chosen by the operator during the machining of the applicator cylinder 3 and degrades very little during coating.
  • the strip B is thus coated with a film 11 of wet formulation with a thickness of between 1 and 250 ⁇ m.
  • the film 11 is dried and / or hardened by physical and / or chemical means, known in themselves.
  • the coated strip BR passes through a hot air or induction furnace (not shown), or even under UV lamps or under a device diffusing electron beams (not shown), so as to drying and / or hardening the film 11.
  • the strip BR is thus coated with a film of formulation 7 with a thickness of between 1 and 240 ⁇ m, depending on the dry extract contained in formulation 7.
  • Figure 1 there is shown a first embodiment in which the transfer mode between the gripping cylinder 2 and the applicator cylinder
  • the mode of transfer between the take-up cylinder and the applicator cylinder can be reverse.
  • the gripping cylinder is rotated in the same direction as the direction of rotation of the applicator cylinder.
  • the dosing cylinder is always rotated in the opposite direction to the direction of rotation of the taker cylinder.
  • a primary ply is formed on the take-up cylinder.
  • all of this primary ply is transferred to the applicator cylinder, compressing the picking cylinder against the applicator cylinder to obtain an intermediate ply on the applicator cylinder.
  • the entire intermediate ply is transferred to the strip to obtain a film of controlled thickness.
  • This embodiment gives the coated strip a very good surface appearance (good tension of the coating), and is especially used for applying paint films comprising metallic fillers of the glitter type which make it possible for example to obtain a seed appearance.
  • the installation may not include a metering cylinder.
  • the strip runs in an upward or horizontal stretched strand, that is to say that the strip is held by deflector rollers situated upstream of the strip contact area and of the applicator cylinder and downstream of the drying of the coating applied.
  • the total transfer of the intermediate ply from the applicator cylinder to the strip is carried out by compressing the applicator cylinder against the strip.
  • the strip and the applicator cylinder are slightly nested so as to increase the contact area between the strip and the applicator cylinder and thus promote the transfer of the intermediate ply to the strip.
  • the device for introducing the formulation is not necessary, because the tank 8 ′ is filled with a bath 12 ′ of the formulation 7 ′ fed continuously with this formulation 7 'by a supply device (not shown).
  • the lower part of the take-up cylinder 2 ' is immersed in the bath 12', and the rotary drive of the take-up cylinder 2 'makes it possible to form thereon a primary ply 9' of the formulation 7 'whose thickness is controlled by adapting the rotation speed of the gripping cylinder 2 'and / or the clamping force between the gripping cylinders 2' and applicator 3 '. If, as shown in FIG.
  • the gripping cylinder 2 ' is rotated in the opposite direction to the direction of rotation of the applicator cylinder 3', the primary ply 9 'is transferred to the applicator cylinder 3' in the same way as in the first embodiment described. If on the contrary, the gripping cylinder 2 'is rotated in the same direction of rotation as the direction of rotation of the applicator cylinder 3', the intermediate ply 10 'is transferred to the applicator cylinder 3' in the same manner as in the second embodiment described.
  • the duration of use of the applicator cylinder according to the invention is much greater than that of the applicator cylinder of the prior art. This allows, in addition to significant productivity gains (no relining of the cylinders, reduction in the number of cylinder changes), improving operator safety due to the reduction in cylinder handling,
  • the thickness of the coating is easily controlled and remains constant along the strip (slight degradation of the roughness of the applicator cylinder during use of the device, application in reverse transfer mode),

Abstract

L’invention a pour objet un procédé de revêtement en continu d’au moins un substrat B par un film d’une formulation organique ou minérale à l’état de solution ou de dispersion, la viscosité de ladite formulation étant comprise entre 0,001 et 100 Pa.s. à température ambiante, procédé qui comprend les étapes suivantes : -on fait défiler en continu le substrat B, -on entraîne en rotation un cylindre preneur à surface déformable, -on forme une nappe primaire uniforme de largeur et d’épaisseur contrôlée de ladite formulation sur le cylindre preneur, -on effectue le transfert de la totalité ou d’une partie de ladite nappe primaire sur un cylindre applicateur à surface indéformable pour former une nappe intermédiaire, ledit cylindre applicateur étant situé entre le cylindre preneur et le substrat B et entraîné en rotation dans le sens inverse au sens de défilement du substrat B, et - on effectue le transfert de la totalité de l’épaisseur de la nappe intermédiaire, du cylindre applicateur sur le substrat B en comprimant le cylindre applicateur contre le substrat B pour obtenir un film de revêtement d’épaisseur homogène. L’invention a également pour objet le dispositif permettant la mise en œuvre de ce procédé.

Description

Procédé et dispositif de revêtement en continu d'au moins un substrat par un film
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de revêtement en continu, dans une large gamme d'épaisseur, d'au moins un substrat par un film d'une formulation organique et/ou minérale à l'état de solution ou de dispersion et dont la viscosité est comprise entre 0,001 et 100
Pa.s.
Ce type de procédé est notamment utilisé pour appliquer des peintures à l'état de solutions ou de dispersions dans un solvant organique sur des substrats en défilement, par exemple sur des bandes métalliques. A cet effet, on connaît une technique d'enduction au rouleau, qui consiste à introduire de la peinture, par gravité, dans l'entrefer d'un rouleau doseur et d'un rouleau preneur. On forme d'abord un feuil de peinture d'une épaisseur contrôlée sur un rouleau applicateur en contact d'un côté avec le rouleau preneur, et de l'autre côté avec la bande en défilement, puis on transfère sur cette bande la totalité ou une partie du revêtement.
Pour permettre un contact intime du rouleau applicateur sur la bande en défilement, et ainsi garantir une enduction homogène de la peinture sur toute la largeur de la bande, le rouleau applicateur est un rouleau dont la surface est deformable. Les rouleaux à surface deformable sont généralement formés d'une âme métallique revêtue d'une couche d'élastomère.
Cependant le contact du rouleau applicateur à surface deformable sur la bande, associé à la pression exercée sur celle-ci, génère une dégradation du revêtement de ce rouleau, notamment au droit des rives de la bande. En effet, les frottements de la bande métallique contre le revêtement du rouleau applicateur génèrent à la longue une entaille de la périphérie du rouleau de la même largeur que la largeur de la bande. Pour permettre une enduction uniforme et sur toute la largeur de la bande, l'opérateur est donc contraint de programmer le passage des bandes en cône de largeurs décroissantes de manière à faire passer les bandes les plus larges avant les bandes plus étroites ; Quand l'usure du revêtement du rouleau applicateur est trop marquée ou quand on parvient en fin de cône et qu'on recommence à faire défiler des bandes de grandes largeurs, il est nécessaire de changer le rouleau applicateur pour soit le rectifier, soit le regarnir.
En outre, l'usure du revêtement du cylindre applicateur génère des particules de ce revêtement qui risquent de provoquer des défauts d'enduction en polluant le film de revêtement.
Lorsqu'on utilise le dispositif en mode de transfert direct, c'est à dire lorsque le rouleau applicateur est entraîné en rotation dans le même sens que le sens de défilement de la bande, les frottements entre le rouleau applicateur et la bande sont peu importants. On peut alors déposer des films de formulation très fluide dont la viscosité est inférieure à 0,01 Pa.s, ou encore des films de très fine épaisseur, sans observer une usure trop importante de la surface du cylindre applicateur. Cependant, le mode de transfert direct génère des défauts de l'aspect de surface du revêtement déposé sur la bande que l'on appelle cordage ou lignage, défauts d'autant plus marqués que l'application se fait à grande vitesse ou à fine épaisseur.
Certes, lorsqu'on utilise le dispositif en mode de transfert reverse (inverse en langue française), les revêtements présentent un bel aspect de surface. Cependant le rouleau applicateur étant entraîné en rotation en sens inverse du sens de défilement de la bande, les frottements entre le rouleau applicateur et la bande sont plus importants qu'en mode de transfert direct. Il s'ensuit une usure importante du revêtement du cylindre applicateur qui sera d'autant plus marquée que la formulation est peu visqueuse et/ou que le film appliqué est de fine épaisseur. Pour s'opposer aux forces de frottement très élevées, il s'avère d'ailleurs souvent nécessaire d'augmenter la puissance de motorisation du rouleau applicateur. Pourtant, même en augmentant la puissance de motorisation, l'application de revêtements de très fines épaisseurs ou de formulations très peu visqueuses n'est pas toujours possible.
La présente invention a 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 de déposer de films de formulation dans une" large gamme de viscosités. L'invention a également pour but de mettre à disposition un procédé qui ne nécessite que peu de réglage pour obtenir un film d'épaisseur humide contrôlée dans une large gamme d'épaisseur et présentant un bel aspect de surface, même lorsque la bande défile à grande vitesse.
A cet effet, l'invention a pour premier objet un procédé de revêtement en continu d'au moins un substrat par un film d'une formulation organique ou minérale à l'état de solution ou de dispersion, la viscosité de ladite formulation étant comprise entre 0,001 et 100 Pa.s. à température ambiante, selon lequel le procédé comprend les étapes suivantes :
- on fait défiler en continu le substrat,
- on entraîne en rotation un cylindre preneur à surface deformable, - on forme une nappe primaire uniforme de largeur et d'épaisseur contrôlées de ladite formulation sur le cylindre preneur,
- on effectue le transfert de la totalité ou d'une partie de ladite nappe primaire sur un cylindre applicateur à surface indéformable pour former une nappe intermédiaire, ledit cylindre applicateur étant situé entre le cylindre preneur et le substrat et entraîné en rotation dans le sens inverse au sens de défilement du substrat, et
- on effectue le transfert de la totalité de l'épaisseur de la nappe intermédiaire, du cylindre applicateur sur le substrat en comprimant le cylindre applicateur contre le substrat pour obtenir un film de revêtement d'épaisseur homogène.
Le procédé selon l'invention peut également présenter les caractéristiques suivantes :
- la viscosité de la formulation est comprise entre 0,001 et 0,01 Pa.s,
- pour effectuer le transfert de la totalité de la nappe primaire sur le cylindre applicateur, on entraîne en rotation le cylindre preneur en sens inverse par rapport au sens de rotation du cylindre applicateur,
- pour effectuer le transfert d'une partie de la nappe primaire sur le cylindre applicateur, on entraîne en rotation le cylindre preneur dans le même sens de rotation que le sens de rotation du cylindre applicateur, - on ajuste la force de serrage entre le cylindre preneur et le cylindre applicateur à une valeur constante, comprise entre 100 et 1000 kg.m.s"2, et choisie en fonction de l'épaisseur finale du film et en fonction de la viscosité de la formulation, - on ajuste la vitesse tangentielle du cylindre applicateur dans un rapport compris entre 1 et 2 fois la vitesse du substrat,
- le cylindre applicateur et le cylindre preneur sont entraînés en rotation à une vitesse tangentielle identique, - le substrat défile sur au moins un support,
- le substrat défile en brin tendu ascendant ou horizontal,
- pour former la nappe primaire de ladite formulation sur le cylindre preneur, on immerge la partie inférieure du cylindre preneur dans un bain de la formulation à l'état liquide, et l'entraînement en rotation du cylindre preneur permet de former sur celui-ci une nappe primaire de la formulation,
- pour former la nappe primaire de ladite formulation sur le cylindre preneur, on met en contact un cylindre doseur à surface indéformable avec le cylindre preneur, on entraîne en rotation ledit cylindre doseur en sens inverse au sens de rotation du cylindre preneur, et on introduit, à un débit contrôlé, la formulation à l'état liquide au niveau de l'entrefer du cylindre preneur et du cylindre doseur,
- le substrat est une bande ou une feuille métallique,
- on revêt le substrat sur l'une ou l'autre ou les deux faces simultanément ou successivement, - à l'issue du transfert du film sur le substrat, on sèche et/ou on durcit ledit film par des moyens physiques et/ou chimiques.
L'invention a pour deuxième objet un dispositif de revêtement en continu d'au moins un substrat par un film d'une formulation organique ou minérale à l'état de dispersion ou de solution, la viscosité de la dite formulation étant comprise entre 0,001 à 100 Pa.s. à température ambiante du type comprenant :
- des moyens d'entraînement en continu du substrat,
- un cylindre applicateur en contact d'un côté avec un cylindre preneur, et de l'autre côté avec le substrat en défilement, selon lequel : - ledit cylindre applicateur est un cylindre à surface indéformable entraîné en rotation dans le sens inverse au sens de défilement dudit substrat, et - ledit cylindre preneur est un cylindre à surface deformable entraîné en rotation soit dans le sens inverse au sens de rotation dudit cylindre applicateur, soit dans le sens de rotation dudit cylindre applicateur.
Le dispositif selon l'invention peut également présenter les caractéristiques suivantes :
- un cylindre doseur à surface indéformable est en contact avec le cylindre preneur, il est entraîné en rotation en sens inverse au sens de rotation dudit cylindre preneur, et un dispositif d'introduction pour introduire à un débit et à une température contrôlés ladite formulation, disposé au-dessus de l'entrefer du cylindre preneur et du cylindre doseur,
- la partie inférieure du cylindre preneur est immergée dans un bain de ladite formulation, ledit bain étant contenu dans un bac alimenté en continu par la formulation,
- le cylindre preneur est en contact avec un cylindre doseur qui est entraîné en rotation en sens inverse au sens de rotation du cylindre preneur,
- il comprend au moins un support du substrat.
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 1 et 2 annexées sur laquelle : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une installation de revêtement en continu conforme à l'invention.
- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une autre installation de revêtement en continu conforme à l'invention.
L'invention vise à mettre en œuvre un procédé d'enduction identique pour revêtir en continu un substrat par un film aussi bien de peintures conventionnelles pouvant présenter une viscosité comprise entre 0,01 à 100 Pa.s. à température ambiante, que des solutions de traitement de surface, comme les solutions aqueuses de chromatation, dont la viscosité est de l'ordre de 0,001 à 0,01 Pa.s. De manière inattendue, les inventeurs ont constaté que l'application en mode de transfert reverse, sur des substrats en défilement, de formulations à l'état de solution ou de dispersion dans l'eau, [c'est à dire des formulations qui de part leur faible viscosité nécessitent des puissances de motorisation plus élevées pour une application en mode de transfert reverse selon l'art antérieur], au moyen d'un cylindre applicateur à surface indéformable permet d'obtenir, avec des puissances de motorisation classiques, des revêtements dont l'épaisseur peut être facilement contrôlée et dont l'aspect de surface est satisfaisant.
De manière tout aussi inattendue, ils ont également constaté que l'application, selon ce mode de transfert reverse au moyen d'un cylindre applicateur à surface indéformable, d'un film de peinture conventionnelle permettait également d'obtenir des revêtements présentant un aspect de surface correct avec une épaisseur contrôlée.
Les formulations selon l'invention présentent une viscosité comprise entre 0,001 et 100 Pa.s à température ambiante.
Des formulations de viscosité inférieure à 0,001 Pa.s à température ambiante pourraient être utilisées, c'est à dire des formulations dont le solvant ou le dispersant est un solvant organique volatil, comme par exemple l'éther. Cependant, celles-ci ne présenteraient pas un grand intérêt industriellement en raison du caractère volatil du solvant qui obligerait à un capotage complet de l'installation de revêtement, ainsi qu'à des consignes sévères de sécurité du personnel exploitant. En outre, d'un point environnemental, l'utilisation de ce type de solvant est déconseillée.
Pour mettre en œuvre des formulations de viscosité supérieure à 100 Pa.s à température ambiante, il faudrait, pour les fluidifier, les chauffer à des températures qui pourraient être supérieures à 50°C. On risquerait alors de dégrader les enveloppes en caoutchouc des cylindres déformables et, dans le cas de l'application d'une peinture par exemple, de commencer à polymeriser le polymère. En outre, à ce niveau de température, certains solvants commencent à s'évaporer, ce qui peut poser des problèmes lors de la cuisson ultérieure du film.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par formulation, une formulation soit à base d'au moins un polymère, soit à base d'au moins un composé minéral, et dont le solvant ou le dispersant est soit organique soit aqueux. On entend par formulations à base d'au moins un polymère à l'état de solution ou de dispersion dans l'eau ou dans un solvant organique, des peintures, des vernis ou des revêtements organiques minces (ROM). On entend par formulations à base d'au moins un composé minéral à l'état de solution ou de dispersion dans l'eau ou dans un solvant organique, des solutions de traitement de surfaces métalliques comme par exemple la chromatation. Les formulations à l'état de solutions ou de dispersions dans l'eau ou dans un solvant organique peuvent également contenir de façon usuelle des charges, des pigments, des catalyseurs, des plastifiants, des stabilisants ou tout autre additif connu.
L'invention s'applique non seulement aux substrats de métal, comme par exemple l'acier, l'aluminium ou un alliage d'aluminium, mais aussi de verre, de plastique, de contreplaqué, ou de tout autre matériau adapté. Le substrat peut avoir été préalablement peint ou couvert d'un revêtement sur une ou deux faces. L'épaisseur du substrat est comprise, par exemple entre 0,1 et 4 mm. Le substrat est de préférence sous forme de bande ou de feuille.
Sur la figure 1 , on a représenté une bande B appuyée sur au moins un support 1 figuré par un cylindre support à surface deformable, et entraînée en défilement selon la flèche F par des moyens d'entraînement (non représentés). Le dispositif selon l'invention comprend également un cylindre preneur 2 à surface deformable en contact d'un côté avec un cylindre applicateur 3 à surface indéformable, et de l'autre côté avec un cylindre doseur 4 également à surface indéformable. Le cylindre applicateur 3 est maintenu en contact avec la bande B en appui sur le cylindre support 1. Cette figure représente un mode de transfert reverse dans lequel, selon l'invention, le cylindre applicateur 3 est entraîné en rotation, par des moyens appropriés (non représentés) dans le sens de la flèche f1 qui est le sens inverse du sens de défilement de la bande B.
Le cylindre preneur 2 est entraîné en rotation, par des moyens appropriés (non représentés) dans le sens de la flèche f2 qui est le sens inverse du sens de rotation du cylindre applicateur 3, alors que le cylindre doseur 4 est entraîné en rotation, par des moyens appropriés (non représentés) dans le sens de la flèche f3 qui est le sens inverse du sens de rotation du cylindre preneur 2.
Les cylindres à surface indéformable (cylindre applicateur 3 et cylindre doseur 4) sont formés par des cylindres en acier rectifiés qui peuvent être revêtus d'une couche de céramique ou de chrome. Les cylindres à surface deformable (cylindre support 1 et cylindre preneur 4) sont formés d'une âme en acier revêtue d'une couche ou d'une enveloppe d'élastomère ou de polyuréthane.
Au-dessus de l'entrefer 5 formé du cylindre preneur 2 et du cylindre doseur 4, on a représenté un dispositif d'introduction 6, par gravité, à un débit et à une température contrôlés, d'une formulation 7 dans cet entrefer 5. Le dispositif d'introduction 6 de la formulation 7 comporte une ou plusieurs buses disposées parallèlement à la largeur des cylindres preneur 2 et doseur 4. Un dispositif d'alimentation en formulation en continu (non représenté) est relié au dispositif d'introduction 6. Il est équipé d'un dispositif de chauffage et d'un dispositif d'homogénéisation de la formulation.
L'installation comprend également un bac 8 placé sous les cylindres preneur 2 et doseur 4 qui peut être relié au dispositif d'alimentation.
On introduit la formulation 7, par gravité, dans l'entrefer 5 du cylindre doseur 4 et du cylindre preneur 2. Le cylindre doseur 4, étant entraîné en rotation en sens inverse du sens de rotation du cylindre preneur 2, permet de répartir la formulation 7 sur toute la largeur du cylindre preneur 2 et, de former sur le cylindre preneur 2 une nappe primaire 9 uniforme de largeur et d'épaisseur contrôlées en ajustant la largeur de l'entrefer 5. La formulation 7 introduite en excès dans l'entrefer 5 s'écoule dans le bac 8, et peut être réinjectée dans le dispositif d'alimentation 6 où elle sera ré-homogénéisée et remise à température. On transfère une partie de la nappe primaire 9 du cylindre preneur 2 sur le cylindre applicateur 3 en comprimant la nappe primaire 9 formée entre le cylindre preneur 2 et le cylindre applicateur 3. On divise la nappe primaire 9, en la partageant de façon contrôlée lorsque la nappe primaire 9 quitte la zone de contact entre les cylindres preneur 2 et applicateur 3, pour obtenir une nappe intermédiaire 10 qui est transférée sur le cylindre applicateur 3. L'autre partie de la nappe primaire 9 est entraînée par le cylindre preneur 2. Pour contrôler le partage de la nappe primaire 9, on entraîne en rotation les cylindres preneur 2 et applicateur 3, de préférence à des vitesses tangentielles identiques, et on ajuste la force de serrage entre les cylindres preneur 2 et applicateur 3 à une valeur constante, choisie en fonction de l'épaisseur finale du film 1 1 qu'on souhaite déposer sur la bande, et en fonction de la viscosité de la formulation 7. Cette force de serrage est comprise entre 100 et 1000 kg. m. s"2.
Si la force de serrage entre les cylindres preneur 2 et applicateur 3 est inférieure à 100 kg.m.s"2, alors les cylindres ne sont pas suffisamment comprimés. Par exemple, l'enveloppe deformable du cylindre preneur 2 ne se déforme pas suffisamment, et elle laisse apparaître son empreinte sur la nappe primaire 9.
En revanche, si la force de serrage entre les cylindres preneur 2 et applicateur 3 est supérieure à 1000 kg.m.s"2, alors on atteint les limites de la machine, et on risque de la détériorer et de faire éclater l'enveloppe du cylindre preneur 2.
Si on applique des vitesses tangentielles identiques entre les cylindres applicateur 3 et preneur 2, on facilite grandement le réglage de l'épaisseur finale du film 11 appliqué sur la bande B. On pourra également, si on souhaite réduire l'épaisseur finale du film 1 1 déposé, diminuer la viscosité de la formulation 7 soit en la diluant avec un diluant approprié, c'est à dire aqueux si la formulation 7 est une solution ou une dispersion aqueuse, et organique si celle-ci est une solution ou une dispersion organique, soit en la chauffant à une température comprise entre 20 et 40°C.
On met en œuvre la formulation 7 de préférence à température ambiante, et non pas à une température supérieure à 40°C, de manière à éviter tout risque de début de cuisson de la formulation, ou d'évaporation du solvant, ce qui ne permettrait plus de contrôler l'épaisseur des nappes 9, 10 et du film 11.
Enfin, on effectue le transfert de la totalité de la nappe intermédiaire 10, du cylindre applicateur 3 sur la bande B en comprimant la bande B entre le cylindre support 1 et le cylindre applicateur 3 pour obtenir un film 11 d'épaisseur contrôlée. Pour cela, on applique une survitesse sur le cylindre applicateur 3 par rapport à la vitesse de la bande B, en ajustant la vitesse tangentielle du cylindre applicateur 3 dans un rapport compris entre 1 et 2 fois la vitesse de la bande B. Si, on ajuste la vitesse tangentielle du cylindre applicateur 3 dans un rapport inférieur à une fois la vitesse de la bande B, alors le transfert de la nappe intermédiaire 10 sur la bande B ne s'effectue pas dans des conditions optimum, car la bande B aura tendance à repousser la nappe 10.
Si, au contraire, on ajuste la vitesse tangentielle du cylindre applicateur 3 dans un rapport supérieur à 2 fois la vitesse de la bande B, alors le transfert de la nappe intermédiaire 10 sur la bande B s'effectue sans problèmes. Cependant, les inventeurs ont constaté qu'en utilisant certains types de peinture (comme par exemples des peintures latex), le film 1 1 déposé sur la bande B présentait un aspect de surface médiocre, avec dans certains cas apparition du défaut de cordage ou lignage. C'est pourquoi, on limite la survitesse sur le cylindre applicateur 3 par rapport à la vitesse de la bande B dans un rapport qui n'excède pas 2.
Le réglage de l'épaisseur de ce film 1 1 dépend également de la rugosité du cylindre applicateur 3, en effet plus celle-ci est importante, plus le film 11 déposé est épais. Cette rugosité est choisie par l'opérateur lors de l'usinage du cylindre applicateur 3 et se dégrade assez peu en cours d'enduction.
La bande B est ainsi revêtue d'un film 11 de formulation humide d'une épaisseur comprise entre 1 et 250 μm.
Enfin, on procède au séchage et/ou au durcissement du film 11 par des moyens physiques et/ou chimiques, connus en eux-mêmes. A cet effet, la bande revêtue BR passe au travers d'un four (non représenté) à air chaud ou à induction, ou encore sous des lampes UV ou sous un dispositif diffusant des faisceaux d'électrons (non représentés), de manière à sécher et/ou à durcir le film 11. La bande BR est ainsi revêtue d'un film de formulation 7 d'une épaisseur comprise entre 1 et 240 μm, en fonction de l'extrait sec que contient la formulation 7. Sur la figure 1 , on a représenté un premier mode de réalisation dans lequel le mode de transfert entre le cylindre preneur 2 et le cylindre applicateur
3 est un mode de transfert direct, dans lequel on ne transfère sur le cylindre applicateur 3 qu'une partie de la nappe primaire 9 formée sur le cylindre preneur 2.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention (non représenté), le mode de transfert entre le cylindre preneur et le cylindre applicateur peut être reverse. Dans ce cas, le cylindre preneur est entraîné en rotation dans le même sens que le sens de rotation du cylindre applicateur. Le cylindre doseur étant toujours entraîné en rotation dans le sens inverse du sens de rotation du cylindre preneur. Comme dans le cas précédent, on forme une nappe primaire sur le cylindre preneur. Puis, on transfère la totalité de cette nappe primaire sur le cylindre applicateur, en comprimant le cylindre preneur contre le cylindre applicateur pour obtenir une nappe intermédiaire sur le cylindre applicateur. Ensuite, comme dans le mode de réalisation précédent, la totalité de la nappe intermédiaire est transférée sur la bande pour obtenir un film d'épaisseur contrôlée. Ce mode de réalisation confère à la bande revêtue un très bon aspect de surface (bon tendu du revêtement), et est surtout utilisé pour appliquer des films de peintures comprenant des charges métalliques de type paillettes qui permettent d'obtenir par exemple un aspect graine.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention (non représenté), l'installation, précédemment décrite, peut ne pas comprendre de cylindre doseur.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention (non représenté), la bande défile en brin tendu ascendant ou horizontal, c'est à dire que la bande est maintenue par des rouleaux déflecteurs situés en amont de la zone de contact de la bande et du cylindre applicateur et en aval du séchage du revêtement appliqué. Dans ce cas, le transfert total de la nappe intermédiaire du cylindre applicateur sur la bande s'effectue en comprimant le cylindre applicateur contre la bande. La bande et le cylindre applicateur sont légèrement imbriqués de manière à augmenter la zone de contact entre la bande et le cylindre applicateur et favoriser ainsi le transfert de la nappe intermédiaire sur la bande. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 2, le dispositif d'introduction de la formulation n'est pas nécessaire, car le bac 8' est rempli d'un bain 12' de la formulation 7' alimenté en continu par cette formulation 7' par un dispositif d'alimentation (non représenté). La partie inférieure du cylindre preneur 2' est immergée dans le bain 12', et l'entraînement en rotation du cylindre preneur 2' permet de former sur celui-ci une nappe primaire 9' de la formulation 7' dont l'épaisseur est contrôlée en adaptant la vitesse de rotation du cylindre preneur 2' et/ou la force de serrage entre les cylindres preneur 2' et applicateur 3'. Si, comme représenté sur la figure 2, le cylindre preneur 2' est entraîné en rotation dans le sens inverse au sens de rotation du cylindre applicateur 3', la nappe primaire 9' est transférée sur le cylindre applicateur 3' de la même manière que dans le premier mode de réalisation décrit. Si au contraire, le cylindre preneur 2' est entraîné en rotation dans le même sens de rotation que le sens de rotation du cylindre applicateur 3', la nappe intermédiaire 10' est transférée sur le cylindre applicateur 3' de la même manière que dans le deuxième mode de réalisation décrit.
Dans le cas, où les cylindres applicateur 3' et preneur 2' sont en mode de transfert directe, il suffit, pour éviter les éclaboussures de formulation 7' liquide, de limiter la vitesse de rotation du cylindre preneur 2'. En revanche, dans le cas où les cylindres applicateur 3' et preneur 2' sont en mode de transfert reverse, un cylindre doseur (non représenté) en contact avec le cylindre preneur 2' permet non seulement de réguler l'épaisseur de la nappe primaire 9', mais aussi d'éviter les éclaboussures de formulation T.
D'une manière connue de l'homme du métier, pour former une nappe primaire par entraînement en rotation d'un cylindre dont la partie inférieure est immergée dans un bain de formulation à l'état liquide, tout en conservant une vitesse de ligne élevée et en évitant les éclaboussures, on préfère utiliser un système à au moins trois cylindres, comprenant un cylindre doseur, un cylindre preneur et un cylindre applicateur. Dans ce cas, on immerge la partie inférieure du cylindre doseur dans le bain, puis on transfère la nappe primaire sur le cylindre preneur soit en mode de transfert reverse, soit en mode de transfert direct selon les sens de rotation respectifs de ces deux cylindres, puis on transfère la nappe intermédiaire sur le cylindre applicateur comme on l'a vu précédemment. Pour cela, on règle la vitesse de rotation du cylindre doseur à une valeur suffisamment faible pour éviter les éclaboussures, et on règle la vitesse de rotation du cylindre preneur à une vitesse supérieure pour ne pas ralentir la vitesse de la ligne. Ainsi, selon ce dernier mode de réalisation et sans se départir de la présente invention, le nombre de cylindres mis entre contact entre le cylindre applicateur et le cylindre doseur peut varier, de manière à augmenter progressivement la vitesse de transfert de la nappe primaire d'un cylindre à un cylindre adjacent. On garantit ainsi une vitesse de ligne élevée tout en évitant les éclaboussures.
Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à ceux de l'art antérieur :
- la programmation du passage des bandes sur la ligne d'enduction en cône de largeurs décroissantes est supprimée, - la durée d'utilisation du cylindre applicateur selon l'invention est beaucoup plus importante que celle du cylindre applicateur de l'art antérieur. Ceci permet, outre des gains de productivité notables (pas de regarnissage des cylindres, diminution du nombre de changement des cylindres), d'améliorer la sécurité des opérateurs due à la diminution des manipulations de cylindres,
- l'aspect des revêtements est toujours satisfaisant quel que soit le type de formulation appliquée, on n'observe pas de revêtement présentant des défauts d'aspect comme le cordage ou le lignage,
- l'épaisseur du revêtement est facilement contrôlée et reste constante le long de la bande (faible dégradation de la rugosité du cylindre applicateur en cours d'utilisation du dispositif, application en mode de transfert reverse),
- il est possible d'obtenir des films de forte épaisseur même pour des formulations de très faible viscosité,
Dans l'art antérieur, lorsque la bande défile en brin tendu, en mode de transfert direct entre le cylindre applicateur et la bande, on observe généralement un essorage du revêtement déposé en dessous de l'arc de contact bande / rouleau applicateur. Des égouttures de revêtement peuvent ainsi retomber sur la bande en défilement ou sur le rouleau déflecteur situé en dessous de cette zone de contact. Selon l'invention, du fait du mode de transfert reverse entre le cylindre applicateur et la bande, ce phénomène n'est plus observé.
Dans l'art antérieur, quel que soit le mode de transfert, direct ou reverse, entre le cylindre applicateur et la bande, pour parvenir à contrôler parfaitement l'épaisseur du film et obtenir un film présentant un bel aspect de surface, il faut appliquer un différentiel de vitesse entre les cylindres applicateur et preneur. Selon l'invention, le réglage du dispositif est simplifié par rapport à l'art antérieur, en effet il n'est pas nécessaire d'appliquer un différentiel de vitesse entre les cylindres preneur et applicateur.
La description qui vient d'être donnée de différents modes 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'au moins un substrat (B) par un film d'une formulation (7, 7') organique ou minérale à l'état de solution ou de dispersion, la viscosité de ladite formulation (7, 7') étant comprise entre 0,001 et 100 Pa.s. à température ambiante, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- on fait défiler en continu le substrat (B), - on entraîne en rotation un cylindre preneur (2, 2') à surface deformable,
- on forme une nappe primaire (9, 9') uniforme de largeur et d'épaisseur contrôlées de ladite formulation (7, 7') sur le cylindre preneur (2, 2'),
- on effectue le transfert de la totalité ou d'une partie de ladite nappe primaire (9, 9') sur un cylindre applicateur (3, 3') à surface indéformable pour former une nappe intermédiaire (10, 10'), ledit cylindre applicateur (3, 3') étant situé entre le cylindre preneur (2, 2') et le substrat (B) et entraîné en rotation dans le sens inverse au sens de défilement du substrat (B), et
- on effectue le transfert de la totalité de l'épaisseur de la nappe intermédiaire (10, 10'), du cylindre applicateur (3, 3') sur le substrat (B) en comprimant le cylindre applicateur (3, 3') contre le substrat (B) pour obtenir un film (11 , 11 ') de revêtement d'épaisseur homogène.
2- Procédé de revêtement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la viscosité de la formulation (7,7') est comprise entre 0,001 et 0,01 Pa.s.
3- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on transfère la totalité de la nappe primaire (9, 9') sur le cylindre applicateur (3, 3'), en entraînant en rotation le cylindre preneur (2, 2') en sens inverse par rapport au sens de rotation du cylindre applicateur (3, 3').
4- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on transfère une partie de la nappe primaire (9, 9') sur le cylindre applicateur (3, 3'), en entraînant en rotation le cylindre preneur (2, 2') dans le même sens de rotation que le sens de rotation du cylindre applicateur (3, 3').
5- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on ajuste la force de serrage entre le cylindre preneur (2, 2') et le cylindre applicateur (3, 3') à une valeur constante, comprise entre 100 et 1000 kg.m.s"2, et choisie en fonction de l'épaisseur finale du film (11 , 11') et en fonction de la viscosité de la formulation (7, 7').
6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on ajuste la vitesse tangentielle du cylindre applicateur (3, 3') dans un rapport compris entre 1 et 2 fois la vitesse de défilement du substrat (B).
7- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cylindre applicateur (3, 3') et le cylindre preneur (2, 2') sont entraînés en rotation à une vitesse tangentielle identique.
8- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le substrat (B) défile sur au moins un support (1 , l').
9- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le substrat (B) défile en brin tendu ascendant ou horizontal.
10- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que pour former la nappe primaire (9') de ladite formulation
(7') sur le cylindre preneur (2'), on immerge la partie inférieure du cylindre preneur (2') dans un bain (12') de la formulation (7') à l'état liquide, l'entraînement en rotation du cylindre preneur (2') permettant de former sur celui-ci une nappe primaire (9') de la formulation (7').
11- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que pour former la nappe primaire (9) de ladite formulation (7) sur le cylindre preneur (2), on met en contact un cylindre doseur (4) à surface indéformable avec le cylindre preneur (2), on entraîne en rotation ledit cylindre doseur (4) en sens inverse au sens de rotation du cylindre preneur (2), et on introduit, à un débit contrôlé, la formulation (7) à l'état liquide au niveau de l'entrefer (5) du cylindre preneur (2) et du cylindre doseur (4).
12- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que ledit substrat (B) est une bande ou une feuille métallique.
13- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'on revêt le substrat (B) sur l'une ou l'autre ou les deux faces, simultanément ou successivement.
14- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que, à l'issue du transfert du film (1 1 , 1 1 ') sur le substrat (B), on sèche et/ou on durcit ledit film par des moyens physiques et/ou chimiques.
15- Dispositif de revêtement en continu d'au moins un substrat (B) par un film (1 1 , 1 1 ') d'une formulation (7, T) organique ou minérale à l'état de dispersion ou de solution, la viscosité de la dite formulation (7, 7') étant comprise entre 0,001 à 100 Pa.s. à température ambiante du type comprenant
- des moyens d'entraînement en continu du substrat (B),
- un cylindre applicateur (3, 3') en contact d'un côté avec un cylindre preneur (2, 2'), et de l'autre côté avec le substrat (B) en défilement, caractérisé en ce que :
- ledit cylindre applicateur (3, 3') est un cylindre à surface indéformable pouvant être entraîné en rotation dans le sens inverse au sens de défilement dudit substrat (B), et - ledit cylindre preneur (2, 2') est un cylindre à surface deformable pouvant être entraîné en rotation soit dans le sens inverse au sens de rotation dudit cylindre applicateur (3, 3'), soit dans le sens de rotation dudit cylindre applicateur. 16- Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un cylindre doseur (4) à surface indéformable en contact avec le cylindre preneur (2), ledit cylindre doseur (4) pouvant être entraîné en rotation en sens inverse au sens de rotation dudit cylindre preneur (2), et
- un dispositif d'introduction (6) pour introduire, à un débit et à une température contrôlées ladite formulation, ledit dispositif étant disposé au- dessus de l'entrefer (5) du cylindre preneur (2) et du cylindre doseur (4).
17- Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la partie inférieure du cylindre preneur (2') est immergée dans un bain (12') de ladite formulation (7'), ledit bain (12') étant contenu dans un bac (8') alimenté en continu par la formulation (7').
18- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un support (1 , l') du substrat (B).
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