Brevet FR2334428A1 — publié le 19770708

La présente invention concerne un rouleau pour transfert de liquide destiné à etre utilisé dans l'industrie du papier et pour les techniques d'impression. Le rouleau est destiné à permettre le transfert d'un liquide entre une surface sur laquelle on doit appliquer le liquide, ou d'une surface de laquelle on doit enlever le liquide, et respectivement une source dudit liquide ou vers un réservoir de récupération dudit liquide. Le rouleau peut donc etre utilisé pour appliquer un revêtement continu de liquide, par exemple d'une encre, sur un substrat tel qu'un tissu, du papier ou une pellicule d'une matière plastique synthétique. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3.345.942 décrit un rouleau destiné à une telle utilisation. Le rouleau peut également etre utilisé pour appliquer un liquide sur certaines parties d'un substrat, et peut jouer par exemple le roule d'un rouleau d'impression, dont des exemples sont decrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3.368.482. Le rouleau peut également etre utilisé comme rouleau presseur absorbant, destine par exemple à enlever l'eau d'une feuille de p te dans une machine de fabrication du papier, ceci étant décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2.793.571, le rouleau pouvant etre mis sous vide. Les éléments essentiels du rouleau selon l'invention sont les suivants (1) un cylindre métallique creux présentant des orifices, ctest- -dire dont la paroi présente des perforations permettant le passage d'un liquide entre l'intérieur et l'extérieur dudit cylindre, (2) un enduit élastomère déposé sur le cylindre, qui présente également des perforations coïncidant avec les perforations correspondantes ménagées dans le cylindre, et (3) une enveloppe compressible ou spongieuse, fixée au revetement (2), qui présente des canaux permet tant le passage d'un liquide entre l'intérieur et l'extérieur du rouleau De préférence, les canaux de l'enveloppe (3) sont constitués de pores qui sont reliés entre eux par les vides laissés par extraction de particules susceptibles d'etre extraites, par exemple par extraction de particules d'un sel. Un liquide peut donc traverser la paroi du rouleau, soit dans un sens, soit dans l'autre, sous l'effet d'une différence de pression. Le rouleau peut etre conçu de manière a jouer le rOle d'un rouleau d'application ou d'un rouleau presseur absorbant, ou peut recevoir un écran approprié pour etre utilisé comme rouleau presseur d'impression. Le procédé de fabrication du rouleau selon l'invention comprend les étapes suivantes (1) formation d'un assemblage perforé comprenant un cylindre métallique et un revetement du type enduit, (2) application sur l'assemblage perforé d'un mélange comprenant un polymère durcissable, un agent porogène, et des particules susceptibles d'être extraites, (3) durcissement du polymère, ce qui provoque l'expan sion de l'agent porogène, et confère au polymère durci un caractère poreux, et (4) extraction des particules pouvant etre extraites, pur exemple par mise en contact avec de l'eau. L'assemblage perforé peut etre réalisé par application d'un enduit sur un cylindre métallique perforé, par exemple par dépôt à la brosse d'une solution de l'enduit, puis durcissement de l'enduit, par exemple par évaporation du solvant de la solution de l'enduit. Le revetement du type enduit est ensuite percé d'orifices correspondants avec les orifices préalablement ménagés dans le cylindre, cette technique étant valable lorsqu'un rouleau selon l'invention est usé, et que l'on souhaite revetir à nouveau le noyau métallique cylindrique. Il est également possible d'appliquer l'enduit, et de le durcir, sur un cylindre, avant de perforer le cylindre portant l'enduit L'épaisseur du revetement du type enduit est, de manière appropriée, voisine de 0,2 mm, et l'épaisseur souhaitée peut etre obtenue par érosion d'une couche plus épaisse de l'enduit. Les perforations du cylindre sont de préférence espacées entre elles de 0,5 b 10 mm, de centre à centre, cette distance étant de préférence voisine de 4.mi. Un enduit convenable est un enduit du type caoutchouc, pouvant cotre vulcanisé par le soufre. Le matériau constituant l'enveloppe compressible qui entoure le cylindre métallique portant l'enduit consiste, de manière appropriée, en un élastomère ou plastomère. Des caoutchoucs du type styrènebutadiène ou polychloroprène sont des exemples de tels matériaux convenables. Ce matériau peut etre un matériau thermodurcissable, la chaleur de durcissement servant également à provoquer l'expansion de l'agent porogène. parmi les agents porogènes convenables, on citera des composés libérant de l'asôte, connus dans le domaine de la fabrication de caoutchoucs expansés, par exemple les composés azotiques, par exemple l'azodicarbonamide, du type N-nitroso, par exemple la N,N'-dinitrosopentaméthylène- tétramine, à raison d'environ 5 parties pour 100 parties de résine, et les sulfonylhydrazides, par exemple 1 'hydroxy-4,4' bis-(benzènesulfonylhydrazide), ou le benzènesulfonylhydrazide, à raison d'environ 16 parties pour 100 parties de résine. La meme quantité d'agent porogène convient aussi bien pour un rouleau d'impression que pour un rouleau presseur absorbant. Le matériau particulaire présent dans l'enduit spongieux, et destiné à etre extrait, consiste, pour des raisons de simplicité, en un sel soluble dans l'eau, tel que NaCl, NH4C1 ou NaN03. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 Un cylindre d'acier creux dont l'épaisseur de paroi est de 5 mm est dégraissé dans un appareillage de dégraissement par vapeur (par exemple trichloréthylène), et est ensuite nettoyé par grenaillage. On dépose à la brosse, sur le cylindre nettoyé, une solution, dans un mélange 50/50 de n-hexane et de toluène, d'une composition d'enduit caoutchouteux composée des constituants suivants Parties en poids Feuille de caoutchouc fumée 100 Soufre 40 Diphénylguanidine 0,5 Acide stéarique I Oxyde de zinc 5 Huile légère 2 Litharge 30 Barytes 50 Parties en poids Ebonite pulvérulente 20 Craie calcinée 2 Noir de carbone 2 On dépose à la brosse quatre couches de la solution d'enduit, un temps de séchage de 20 à 40 mn étant ménagé entre le dépôt des différentes couches. Après séchage, on perce des trous de 2 mm de diamètre, espacés de 4 mm de centre à centre dans le substrat métallique et le revetement du type enduit. On applique ensuite sur le cylindre enduit et perforé une feuille de composition suivante Parties en poids Feuille de caoutchouc fumée 100 Acide stéarique 1 Oxyde de zinc 5 Soufre 1,8 Disulfure de tétraéthylthiurame 0,5 Disulfure de benzothiazyle 1 "Solka floc" 10 XC 72 30 B-Naphtylamine 2 Agent porogène 10 Sel soluble (essOr6 à la filtration) 200 La feuille a été préparée par broyage de l'ensemble des composants dans un broyeur ouvert, puis, après un repos de 24 h de la charge broyée, à la température ambiante, calandrage de la composition en une feuille de 5 mm d'épaisseur. La feuille est enroulée autour du rouleau, en une épaisseur souhaitée et ensuite, a fin de permettre le durcissement, la feuille enroulée est entourée par un composé résistant à l'eau, et est enveloppée dans deux épaisseurs d'une enveloppe humide. Le matériau résistant à l'eau (ou insensible à l'eau) consiste en une feuille de composé caoutchouteux imperméable à lteau, qui empêche les sels solubles d'etre éliminés par dissolution durant le durcissement. L'enveloppe humide consiste en une feuille de coton ou de Nylon qui applique par compression le composé caoutchouteux sur le cylindre; cette enveloppe de coton ou de Nylon peut se rétracter sous l'action de la chaleur de vulcanisation, ce qui élevé la pression appliquée sur le cylindre. Le rouleau est ensuite durci (vulcanisation) de la maniere suivante 1 h de 20 à 90"C 1 h de 90 à 105au 1 h de 105 à 1150C 1 h de 125 à 135"C 4 h à 1350C Après durcissement, le rouleau est refroidi et est érodé. Premiere opération (dégrossissage) : Vitesse transversale : 50 à 100 mm/mn Vitesse de rotation du rouleau : 40 9 60 tr/mn Seconde opération (finissage) : Vitesse transversale : 10 à 20 mm/mn Vitesse de rotation du rouleau : 20 à 40 tr/mn Par rotation du rouleau dans l'eau chaude, le sel est éliminé du revêtement et de très petites cellules avec canaux communicants apparaissent, la géométrie du rouleau n'étant pas détruite. Pour accélérer cette opération, la rotation peut etre effectuee sous vide, ou l'on peut presser le revêtement microcellulaire au moyen d'un autre rouleau. Le rouleau selon cet exemple peut être utilisé pour transférer un liquide sur une surface, avec les avantages suivants Le transfert est régulier, car la souplesse du revêtement compense les inégalités du support, et car la dimension des pores et les communications entre les cellules permettent une bonne alimentation en eau, ou en liquide. Le transfert est réglable, car le liquide se trouvant dans le corps du rouleau peut être sous pression, ce qui permet un débit réglable.- Le transfert est facile à réaliser, et peut etre contrdlé, car l'élément d'application est directement au contact du support à traiter, ce qui évite un séchage incontrôlé sur la surface du rouleau. Le temps de réponse, lorsque l'on charge le rouleau sous pression, est très faible. Le volume de liquide transféré dépend de la impression, et non d'une épaisseur, comme c'était le cas dans les systèmes de la technique antérieure. Un rouleau unique remplace au moins un rouleau et son réservoir, mais généralement plusieurs rouleaux. EXEMPLE 2 Un cylindre de cuivre est revetu par une composition d'enduit liquide, par la technique décrite dans l'exemple 1 La composition consiste en les composants suivants Durez 12687 (une résine phénolique thermodurcissable, 30% en poids disponible sous forme d'une poudre) Méthyléthylcétone 35% en poids Méthanol 35% en poids Sur ce cylindre enduit, on applique une feuille d'un matériau durcissable, préparée comme décrit dans l'exemple 1, et de composition suivante parties en poids Copolymère d'acrylonitrile inférieur 100 (butadiène-acrylonitrile) Soufre 15 Disulfure de benzothioxyle 1,5 Acide stéarique 2 Oxyde de zinc 20 phtalate de dioctyle 20 Argile Dixie 50 Noir MT 80 p-Naphtylamine 2 Agent porogène 5 Sel soluble 100 La première masse a appliquer sur le rouleau est calandrée en une feuille mince avant d'être appliquée, et le revêtement du rouleau est effectué d'une manière classique connue de l'homme de l'art. On doit prendre grand soin d'éviter une absorption de solvant, pour des raisons d'homogénéité. Lorsque les dimensions exigées sont atteintes, le rouleau est entouré d'un matériau "insensible" å liteau. Avant le durcissement, le rouleau est enveloppé à la machine par deux épaisseurs de bande, avec recouvrement extrêmement soigné, afin de maintenir le caoutchouc autour du cylindre durant la vulcanisation. Cette opération est effectuée au moyen d'enveloppes humides, comme dans l'exemple 1. Il est nécessaire de fixer ou bloquer l'extrémité du cylindre recouvert de caoutchouc, avant de l'envelopper par la bande. Le durcissement ou vulcanisation du cylindre peut être effectué selon différents modes opératoires, en fonction du type du polymère, de l'épaisseur du revêtement et du poids du cylindre 2 h à 20-95"C 2 h å 95-1150C 2 h à 115-1250C 2 h h 125-1350C 8 h å 1350C Après le durcissement, le rouleau est refroidi et est érodé. Première opération (dégrossissage) : Vitesse transversale de 30 ê 50 mm/mn Vitesse de rotation du rouleau 40 à 60 tr/mn Seconde opération (finissage) : Vitesse transversale de 10 å 20 mm/mn Vitesse de rotation du rouleau 20 å 40 tr/mn Par rotation du rouleau dans l'eau chaude, le sel est extrait du revêtement et de trbs petites cellules présentant des canaux de communication apparaissent, la géométrie du rouleau n'étant pas détruite. Pour accélérer cette opération, la rotation peut être effectuée sous vide et un autre rouleau peut presser le revêtement microcellulaire. Le rouleau préparé de cette manière peut être utile comte rouleau presseur absorbant, c'est-a-dire que le rouleau est en contact avec la surface humide, tandis que l'intérieur du rouleau est maintenu sous une pression inférieure à la pression atmosphérique; dans un tel cas d'utilisation, le rouleau enlève l1eau d'une surface humide sans qu'il ne se forme d'accumulation ou bourrelet sur le front de la zone de pression. En tel rouleau absorbe l'eau d'une feuille de papier sans qu apparaisse l'effet "d'ombre". EXEMPLE 3 On prépare un rouleau exactement corne dans l'exemple 1. Un écran d'impression, qui. dans ce cas, consiste en un écran de soie, est fixé autour du rouleau et l'on utilise le rouleau pour l'impression à Itécran. La figure 1 annexée représente la section transversale d'une paroi du rouleau de l'exemple 3, et montrele clindre 1 percé par les orifices 2. la couche fine d'enduit 3 lepolssère microcellulaire 4 présentant des pores 5 et des canaux de communication 6,l'ensemble étant recouvert par l'écran 7. Les flèches indiquent la direction d'écoulement de l'encre cu de la dispersion pigmentée. L'écoulement peut etre provoqué par un effet de pression résultant de l'action d'un liquide ou d'un gaz, ou par capillarité. Un avantage de ce rouleau à écran de soie réside dans le fait qu'il joue simultanément trois rôles : libération d'encre; aplanissement; et impression. Les figures 2a et 25 annexées représenent figure 2(a) la façon dont un écran rotatif norral est en contact avec une surface devant etre i-primée, et [iigure 2(b): la tanière dont ltécran selon l'invention est en contact avec ladite surface, la surface de contact étant supé- rieure Bien entendu diverses modifications peuvent etre apportées par lthorme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Rouleau pour transfert de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend (1) un cylindre métallique creux présentant des orifices, c'est-à-dire dont la paroi présente des orifices ou perforations permettant le passage d'un liquide entre l'intérieur et l'extérieur du cylindre, (2) un revetement élastomère du type enduit, déposé sur le cylindre, qui est également perforé et présente donc des orifices, ceux-ci correspondant aux orifices respectifs ménagés dans le cylindre, et (3) une enveloppe compressible ou spongieuse fixée sur le revêtement (2), cette enveloppe présentant des canaux par l'intermédiaire desquels un liquide peut passer entre l'intérieur et l'extérieur du rouleau. 2. Rouleau selon la revendication 1, caractetrisé en ce que les canaux de l'enveloppe (3) sont formés de pores qui sont reliés par les vides laissés par l'extraction de particules susceptibles d'être extraites. 3. Rouleau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le revêtement (2) du type enduit consiste en un caoutchouc. 4. Rouleau selon l'une quelconque des revendications 1 b 3, caractérisé en ce que l'enveloppe compressible (3) consiste en un élastomère microcellulaire. 5. Rouleau selon l'une quelconque des revendications 1 b 4, caractérise en ce qu'il porte de plus un écran de soie. 6. Procédé de préparation d'un rouleau pour transfert de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes (1) préparation d'un assemblage perforé d'un cylindre métallique et d'un revetement du type enduit, (2) application sur l'ensemble perforé d'un mélange consistant en un polymère durcissable, un agent porogène et des particules susceptibles d'être extraites, (3) durcissement du polymère, ce qui provoque l'expansion de l'agent porogène, et rend le polymère durci poreux, et (4) extraction des particules. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'enduit est appliqué et est durci sur un cylindre, le cylindre portant l'enduit étant ensuite perforé de manière à obtenir des orifices. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les particules susceptibles d'strie extraites sont des particules d'un sel soluble dans l'eau, qui est ensuite extrait par immersion du rouleau dans l'eau chaude. 9. Procédé d'impression à écran de soie, caractérisé en ce que l'on utilise un rouleau selon la revendication 5. 10. Procédé permettant d'extraire ou d'enlever l'eau d'une matière ou d'un tissu humide, au moyen d'un rouleau presseur absorbant sous vide, caractérisé en ce que l'on utilise un rouleau presseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dont l'intérieur se trouve sous une pression inférieure à la pression atmosphérique. 11. Procédé d'application d'un liquide sur une surface, au moyen d'un rouleau, caractérisé en ce que l'on utilise un rouleau selon l'une quelconque des revendications 1 h 4.