Brevet FR2012473A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne la fabrication de tôles métalliques colorées. La fabrication de tôles colorées s 'est énormément dévelop» pée ces dernières années* Par exemple les tôles d'acier galvanisées 5 enduites de peinture ont déjà atteint au Japon la moitié de 1* ensemble de la demande en tôles d'acier galvanisées. Les tôles d'acier dont la surface est immédiatement enduite de peinture et les tôles d'acier peintes sur aluminium représentent également une production accrue» Comme matériaux à enduire, on peint et on utilise non seu» ÎO lement les matériaux métalliques eux-mêmes mais également des matériaux enduits en surface de types variés. Avec l'accroissement delà production des dites tôles métalliques colorées de grands progrès ont été faits à la suite des études techniques et des recherches, ce qui a donné lieu à des améliorations remarquables des techniques 15 telles que par exemple la double enduction avec les peintures colorées, l'accroissement de l,épaisseur de 1'enduction, l'accroissement de la quantité de zinc plaquée et l'amélioration des qualités de la couche colorée» De plus on a également mis au point des techniques de revêtement mousse, de gravure, de revêtement texture et 20 similaires. Toutefois, en face des améliorations qualitatives et quantitatives de l'enduit coloré comme ci-dessus mentionné, il est apparu un fort déséquilibre entre les améliorations techniques et le procédé pour accroitre le rendement de la chaîne de production, La présente invention a pour objet un procédé pour résou« 25 dre le problème ci-dessus et constitue une excellente mesure en ce qui concerne sa nouveauté et sa mise en oeuvre. La présente invention constitue une amélioration à un procédé de fabrication de tôles métalliques peintes mis au point par la demanderesse qui constitue un procédé à deux enductions et une 30 cuisson. Le perfectionnement objet de la présente invention, consiste en ce que, lors de la deuxième enduction, la tôle d'acier est enduite avec une peinture qui subit une réaction de polymérisation sous l'effet de faisceaux d'électrons, la tôle d'acier étant ensuite soumise à un rayonnement électronique de manière à provoquer une ré-35 action de polymérisation de l'enduit. Etant donné que la vitesse de la chaine peut être énormément accélérée par le procédé de l'invention présentant les caractéristiques ci-dessus, la longueur totale de la chaine peut être notablement réduite et on peut de plus obtenir un revêtement coloré ayant des propriétés excellentes. 40 Jusqu'ici, différentes tentatives ont été faites depuis 69 22660 2 20.12473 longtemps du point de vue technique de l'équipement ou du point de vue physico-chimique de la peinture dans le but d'accroitre la vitesse de la chaîne comme cela résulte de l'ëxposé ci-après sur ^accroissement de la vitesse de production de tôles métalliques colo-5 rées dans l'industrie japonaise. Par exemple/la vitesse record é-tait de 3 à 5 mètres par minute en 1959 et elle a été portée ultérieurement à ÎO à 20 mètres par minute pour atteindre enfin un maxi« mum de 45 mètres par minute lorsque la production a atteint un niveau de 2000 tonnes par mois. Depuis environ la fin de 1964, la vi-ÎO tesse de la chaîne des tôles d'acier colorées s'est établie à 60 mètres par minute et même à 90 aètres par 'minute dans la chaine la plus moderne. Dans cette tendance à l'accroissement de la vitesse de la chaîne ci-dessus exposée, les deux derniers cas ont été surtout rendus possibles par la mise en oeuvre du procédé à deux en» 15 ductions et une cuisson,ce qui montre également l'aptitude à la mise en oeuvre de la présente invention, Bn effet, le procédé à deux enductions et une cuisson est en lui-même un procédé très intéressant en raison du revêtement pri« maire par dépôt électrolytique sur la tôle ou bande d'acier parce 20 que le revêtement électrolytique primaire assure une efficacité spéciale dans la formation à haute vitesse d'un revêtement mince u— niforme, particulièrement d'un revêtement ayant une épaisseur inférieure à 3 à 5 microns et est très supérieur sur de nombreux points au procédé dit à deux revêtements et deux cuissons. Cependant un tel 25 procédé présente l'inconvénient que l'accélération de la vitesse de la chaîne est fortement limitée par le second stade d'enduction par» ce que l'on utilise dans ce second stade d*enduction un procédé de peinture usuel et, qu'en conséquence, la longueur totale de la chat, ne reste obligatoirement longue, Qtiôique la longueur totale de la 30chaîne puisse être dans une certaine mesure raccourcie pat la mise en oeuvre d'un nouveau four de cuisson américain d'apparition réeen De plus en ce qui concerné le procédé de peinture, on doit 3Snoter qùe dans le procédé de peinture dans lequel un rouleau e»t u-tilisé pour appliquer une peinture t elle que celle actuellement u-tilisée, il commence à se produirè des "difficultés lorsque la vitesse de la chaîttë atteint environ ioo aètres par minute et il devient extrêmement difficile de "porter la vitesse de la chaîne jusqu'à 200 40à SOO mètres par minuté» Sur ce point, un procédé de peinturé dans bad original 69 22660 3 2 lequel on utilise un enduit fluide tel que celui utilisé à l'heure actuelle pour le bois et le contre-plaqué convient mieux pour accroître la vitesse de la chaîne et est considéré comme utilisable pour l'accroissement futur de la vitesse de la chaîne de production 5 des tôles d'acier colorées. D'autre part, cependant lorsque l'on corn» bine cette dernière méthode avec le procédé à deux enductions, on se heurte à différents problèmes difficiles en raison de la contradiction entre les qualités exigées de la peinture pour la mise en oeuvre pratique dans la peinture au moyen d'un enduit fluide, tel» ÎO les que l'uniformité de 1*enduction, l'uniformité de la surface enduite et similaireyet la qualité de la peinture exigée pour la peina» ture en deux couches» En ce qui concerne la peinture par dépôt électrolytique utilisée dans la présente invention, on peut mentionner de nombreuses 15 résines susceptibles d'être déposées électrolytiquement telles que celles décrites dans la demande de brevet française N° 717.107 déposée le au nom de la Société Yawata IJron ànd Steel Co Ltd, pour s c'est-à-dire des résines copolyaères d'aci-20 de aaléîque, des résines copolyaères d'ester acrylique, des résines phénoliques, des résines époxydes et des résines alkydes. D'une Manière plus générale on peut également utiliser différentes peintures préparées à partir d'éaulsions aqueuses solubles à l'eau connues de différents types* Le choix des monomères ou des prépolymères à copo— 25 lyaériser peut être limité selon le procédé ou le but recherché par l'application mais il n'existe pas de problèmes particuliers pour la mise en oeuvre de la présente invention* En ce qui concerne le bain pour le dépôt électrolytique on peut citer à titre d'exemple le suivant : le bain est réalisé à 30partir d'une solution de traitement soluble à l'eau constituée par les deux composants principaux suivants : l'un est une résine soluble à l'eau constituée principalement par les alcoylesters de l'acide acrylique de degré inférieur et/ou les alcolylesters de degré inférieur de l'ester méthacrylique ou les sels d'ammoniuB ou les ami» 35nés de ceux-ci et l'autre est un composé de chrome hexavalent soluble à l'eau ajouté sous une quantité égale à 0,01 à 5,0 % en poids de la résine ci-dessus mentionnée» Dans le stade d'enduction final conforme à la présente invention un produit d'enduction fluide est plus particulièrement a-40dapté pour la chaîne d'enduction à ultra haute vitesse comme ci-des- bad original^ 69 22660 4 2012473 sus mentionné. De même on peut utiliser un dispositif d'enduisage à rouleau mais une telle utilisation est naturellement limitée aux cas d'une vitesse de chaîne moyenne ou faible. Dé plus, dans le présent cas,un procédé au trempage ou un procédé d*essayage à l'air 5 peuvent également être adoptés comme procédé d'enduction de finition. Ainsi la présente invention a pour objet un procédé constituant un perfectionnement du procédé à deux enductions et une cuis» son, ci-dessus mentionné, c'est-à-dire un procédé pour accroître de façon notable la vitesse de la chaîne tout en conservant les avan» lOtages particuliers du dit procédé à deux couches et une cuisson dtans lequel on «ire*t.. en oeuvre un revêtement primaire par dépôt électrolytique, plus particulièrement un procédé qui consiste à sauiaettre u» ne tôle ou bobine métallique prétraitées pour la peinture à une peinture par dépôt électrolytique pour former un enduit primaire 15 sur la surface de la tôle métallique ou de la bobine, puis à enduire immédiatement la tôle ou la bobine métallique avec une peinture de finition qui est polymérisable par des faisceaux d'électrons , sans cuisson intermédiaire entre 1'enduction par dépôt électrolytique et l'enduit de finition mais après séchage de l'enduit primaire 20et à soumettre ensuite à un faisceau d'électrons la tôle ou bobine métallique ainsi ensàuite pour former un enduit polymérisé par les faisceaux électroniques. Avec le procédé de la présente invention, il est devenu pour la première fois possible de produire à haute vitesse une tôle colo* 25 rée à deux couches en combinant une enduction par dépôt électrolytique et une polymérisation par exposition à des faisceaux d'électrons» Etant donné qu'une vitesse de chaîne supérieure à ZOO à 300 mètres par minute peut être facilement obtenue par le procédé de la présente invention, il est également possible de mettre en oeuvre le pro«* 30 cédé de la présente invention dans le système de placage à haute vitesse existant actuellement» De ce fait on peut dire que la présente invention est également déterminante en ce qui concerne 1'équipement de la chaîne» D'après les différentes conditions ci-dessus mentionnées, 35 on comprendra facilement les caractéristiques et la supériorité de la présente invention» Un exemple typique du procédé de fabrication objet de la présente invention sera donné ci-après x La succession des stades de la présente invention est la 40 sui van ce s bad original * 69 22660 5 2012473 Tôle métallique Nettoyage de la surface-——Prétraitement Dépôt électrolytique— L&vaga à 13eau-séchage à l'air Peinture de finition —p- Exposition aux .faisceaux d'électrons => Cuisson ^Finition» 5 Le stade de prétraitement peut3 dans certains cass être ©~ mis» On expliquera ci-après un exemple du procédé de production d'une tôle d'acier galvanisée conforme â l'invention avec référen» ce au dessin ci-annexé qui représente la suite des stades du procé* ÎO dé» Les stades du procédé ci-dessus mentionnés correspondent à un exemple d'une chaîne de production à haute vitesse conforme â la présente invention'dans laquelle la vitesse de la chaîne s'élevait à environ 300 mètres par minute» 15 Après qu'une tôle d'acier galvanisée débobinée d'un dévidoir 1 ait passé à travers un dispositif de soudage ou d'agrafage 2 et un accumulateur frontal 3S elle a tout d'abord été pulvérisée avec une solution de dégraissage dans un réservoir de dégraissage 4, ce qui constitue le stade de nettoyage de la surface» Après lavage à 20 l'eau chaude dans un réservoir de lavage à l'eau chaude 5, puis lavage à l'eau froide, la tôle d'acier a été meulée en surface avec des cylindres de brossage"Scotch BrighlP 6 pour activer sa surface» Bile a été à nouveau lavée à l'eau puis soumise à un traitement chimique au phosphate dans un réservoir de traitement chimique 7 comme 25 stade de prétraitement» Après lavage à l'eau et séchage par pulvéri» sation d'air et de chromate, la tôle d'acier a été envoyée dans ras réservoir de dépôt électrolytique 8 dans lequel la dépôt électrolytique a été effectué sous 60 volts pendant environ lg5 seconde en lisant une résine d'acrylate d'ammonium, d'ester acrylique ou de 30chromate d'ammonium soluble à l'eau pour réaliser le stade d'enduc» tion par dépôt électrolytique» En général il est préférable d'effectuer le dépôt électrolytique sous une tension inférieure à 100 volts dans un bain ayant une température inférieure à 80°C pendant une durée inférieure à 10 secondes» L'importance du dépôt électrolyti« 35que était d'environ 30mg/dm et la solution en excès a été immédiatement essorée avec des rouleaux. Après que la tôle d^acier soumise au dépôt électrolytique, ait été lavée à 1'eau et sèfchée à 1'air dans une installation de lavage et séchage 9 pour éliminer parfaite»» ment l'eau contenue dans la couche d'enduction, elle a été enduite 40 avec une peinture à base d'ester acrylique en utilisant un enduc- 69 22660 6 2012473 teur à écoulement en rideau 11 (la référence 10 dans le dessin désigne un enducteur à rouleau) . La quantité à sec du dépôt de fini-» tion était d'environ 200mg/dm , La tôle d'acier a été ensuite en» voyée à travers un four de chauffage à rayons infra-rouges qui fai-5 sait simultanément office de dispositif de soufflage d'air, afin d'éliminer tout flux contenu dans 1 *enduit* Des faisceaux d'électrons ont été ensuite irradiés depuis un canon à électrons d'un accélérateur d'électrons 12 sur la tôle d'acier à travers une cellule formant fenêtre de faisceau ayant u» lO ne largeur de 7,5 cm, à savoir une largeur dans la direction de défilement de la tôle d'acier, sous des conditions d'irradiation correspondant à une tension engendrée de 300 KeV, un courant électri® que de lOO isA et une densité du faisceau de 0,27 mA/cm . Ensuite la tôle d'acier a été chauffée pendant plusieurs secondes par un appa-15 reil de chauffage 13 pour accroître l'affinité entre la couche pri» maire et la couche finale. La tôle d'acier a été ensuite refroidie dans un dispositif de refroidissement 14 et a été bobinée par une bobineuse 13 après avoir traversé un accumulateur de sortie 15« Le produit ainsi obtenu comportant deux couches constituées 20 par une sous-couche réalisée par dépôt electrolytique et une coucha finale, les dites couches étant durcies par irradiation électron!•» queg présentait une dureté de couche de 3 H et un excellent pouvoir anti-corrosif et une excellente aptitude à la déformation» En ce qui concerne la résistance aux intempéries, il s'est avéré à la sui-25 te d'essais qu'après plus de 1000 heures le produit a conservé un lustre et une couleur suffisamment bons® Comme cela est évident d'après ce qui précède, les caractéristiques de la présente invention résultent de la combinaison de la formation à haute vitesse d'une couche primaire mince et unifor» 30 me par revêtement par dépôt électrolytique et de la formation à haute vitesse de la couche finale polymérisée et durcie par irrédia-tion par faisceaux électroniques. L'un des grands avantages de la présente invention est que la formation des deux couches est assurée électriquement» Du fait que la commande de la chaîne est effec» 35 tuée par un dispositif à interrupteur de mise en route et rupture, elle peut être èn synchronisme avec la vitesse de la ligne» En cobs» séquence, il ne se produit ni irrégularité, ni défaut dans la qualité du produit final« Ainsi, avec le procédé de la présente invention^ la vites» 40 se de la chaîne peut être notablement accrue et, en même tempsa la 69 22660 T 2012473 zone d'enduction peut être extrêmement raccourcie, ce qui diffère totalement des procédés conventionnels. De ce fait, on peut déduis* re que dans les différentes chaînes de placage dans lesquelles il a été jusqu'ici considéré comme difficile d'introduire le système 5 à deux couches, par exemple dans la chaine de zingage selon le pro» cédé -Sendzimir, il est facile d'adopter le système à deux couches « De plus on doit noter qu'après l'exposition aux faisceaux électroniques, le produit peut être soumis à une application de cire ou à une impression selon 1'utilisation envisagée pour le pro~ 30 duit. En ce qui concerne les pigments à utiliser dans la fabrica» tion des tôles métalliques colorées, on peut mettre en oeuvre des chromâtes, du silicate d'aluminium, du blanc de titane et similai» res» Le pigment est ajouté principalement à la peinture utilisée 15 dans le revêtement primaire. Il peut aussi être ajouté à la peinture utilisée pour le revêtement de finition mais sous une faible quantité parce qu'autrement cela pourrait affecter défavorablement la réaction de polymérisation sous l'effet des faisceaux d'électrons. Bn ce qui concerne la tôle métallique utilisée da.ns la pré-20 sente invention, on peut mettre en oeuvre non seulement une tôle d'acier ou d'aluminium mais également des tôles d'acier plaquées ds différents types telles que des tôles d'acier plaquées au zinc, à 1'aluminium, à l'étain, au chrome et au nickel. Le traitement au phosphate ou les autres traitements chimiques sont effectués comme 25 stade de prétraitement pour le traitement de dépôt électrolytique ultérieur mais ces prétraitements peuvent éventuellement être omis* Les peintures de finition qui doivent être polymérisées par les faisceaux électroniques sont celles qui sont composées principalement par un monomère ou un prépolymère contenant un g roupe poly-30 aérisable par irradiation. En général ce doit être des peintures qui peuvent être polymérisées avec une dose de radiation absorbée inférieure à 2 mégarac^ En pratique on utilise habituellement des peintures réalisées à base de résines de la série du styrène, acryliques ou méthacryliques ou à l'acétate de vinyle. Les additifs ma-35 léïques sont également très utiles. Les conditions de l'irradiation électronique sont influen*» cées par la structure moléculaire et les caractéristiques de polymérisation des peintures utilisées et du canon d'irradiation électronique mis en oeuvre0 Toutefois, la tension doit, en général, ê» 40 tre supérieure à 50 K&V et une gamme de lOO à 300 KeV est optimale. copy 69 22660 8 2012473 En ce qui concerne les peintures à utiliser dans la couche de finition on peut utiliser celles qui sont polymérisées par une dose de radiation absorbée inférieure à 10 raégarads sous la tension ci-dessus mentionnée» Dans le cas où la tension est plus élevée que la 5 gamme ci-dessus mentionnée, il se produit des difficultés pour la réalisation de 1*appareil de protection contre les rayons X® Av«c des peintures qui e xigent pour la polymérisation une dose de radiation supérieure à lO mégaradss la caractéristique essentielle delà présente invention qui est la fabrication Du point de vue du temps nécessaire pour la polymérisation des peintures, on donnera la préférence en ce qui concerne 1*objet de l*invention à celles qui peuvent être polymérisées en une durée inférieure à 2 à 3 secondes» 69 22660 9 2012473 REVENDICATIONS 1« Un procédé de fabrication de tôles métalliques colorées dans lequel on soumet une tôle métallique prétraitée pour l'enduc-tion à un revêtement par dépôt électrolytique pour former une cou» che primaire sur la tôle métallique, on la sèche et on l'enduit im-5 médiatement avec une peinture de finition caractérisé en ce que la peinture de finition est polymérisable par irradiation avec des é-lectrons et en ce qu'on soumet la tôle revêtue de l'enduit de fini»» tion à une irradiation pour former sur celle-ci une couche polyméri-sée. ÎO 2* Un procédé de fabrication de tôles métalliques colorées selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on soumet simultanément la tôle à un chauffage et à une cuisson pour accroître l'affinité entre les deux couches* 3* Un procédé de fabrication de tôles métalliques colorées 15 selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la tôle est sous forme de bobine* 4, Un procédé de fabrication selon les revendications 1 à. 3 caractérisé en ce que l'on utilise des peintures incolores* \D GRKàlNA^