Brevet FR2478539A1 — publié le 19810925

La présente invention concerne un rouleau encreur servant à amener de l'encre sur la face active d'un caractère ou analogue dans une machine imprimante telle que calculatrice de bureau, calculatrice électronique, enregistreur, etc..., ainsi qu'un'procédé pour sa fabrication. Pour alimenter en encre la face active d'un carac- tère ou analogue dans une machine'imprimante telle-que calcu- latrice de bureau, calculatrice électronique, enregistreur,- télétype, machine à écrire, etc..., il est souhaitable que le rouleau encreur ait une bonne aptitude à s'imprégner d'encre et un grand pouvoir de rétention d'encre pour éviter en fonctionnement non seulement que l'encre dégoutte, mais encore qu'elle s'étale sur le papier. De plus, il faut que le rouleau encreur amène la quantité voulue d'encre sur la face du carac- tère et entre en contact uniforme avec cette face. Parmi les rouleaux encreurs de ce type antérieurement proposés figurent ceux à corps de compression en mousse de polyuréthane flexible. Toutefois, on n'a pas réalisé jusqu'à présent de rouleaux encreurs satisfaisant à toutes les exigences ci-dessus et notamment dotés d'une grande longueur (axiale). En outre, quand le rouleau encreur est constitué par un corps de compression en mousse de polyuréthane flexible, il est découpé dans ce corps suivant une direction perpendiculaire à celle de compression du corps. Lorsqu'un tel rouleau encreur est imprégné d'encre, il subit une dilatation radiale non uni- forme et, en conséquence, sa section présente une certaine excentricité au lieu de dessiner un vrai cercle. Il est donc nécessaire, dans la fabrication de rouleaux encreurs, de découper le rouleau encreur dans le corps de compression de façon à faire coïncider la direction de compression du corps de compression avec la direction axiale du rouleau encreur. Dans le corps de compression traditionnel, en mousse de polyuréthane flexible, on introduit la déformation permanente par pressage à chaud de la mousse de polyuréthane flexible suivant une direction donnée. Toutefois, la résine constituant l'ossature de la mousse de polyuréthane flexible n'a qu'une faible conductibilité thermique, de sorte que la transmission 2 2478539 de chaleur à partir d'une plaque chauffante est médiocre durant le pressage à chaud. Notamment quand la longueur suivant la direction de compression de la mousse de polyu- réthane flexible est grande, la chaleur ne se transmet pas suffisamment à la partie centrale de 'la mousse. En outre, dans la mousse usuelle, le diamètre des lacunes communicantes est faible,' de sorte qu'on ne peut guère s'attendre-à ce qu'il y ait chauffage d'air par convection. De ce fait, un gradient de température important apparalt dans la mousse de polyu- réthane 'flexible pendant le pressage à chaud. Par conséquent, le corps de compression résultant présente suivant sa direc- tion de compression un gradient de dureté ou de compressibilité qui devient particulièrement accusé quand le corps de compres- sion présente une forte épaisseur suivant la direction de compression. Pour y remédier, on a tenté d'élever la tempé- rature de chauffage ou de poursuivre longtemps le chauffage afin de chauffer suffisamment la partie centrale de la mousse de polyuréthane flexible pendant le pressage à chaud mais, dans ce cas, -la partie superficielle chauffée du corps de compression se trouve dégradée au point que le corps de compression cesse d'être pratiquement utilisable. Il est donc très difficile de fabriquer, à partir de tels corps.de compression, des rouleaux encreurs uniformes, notamment quand ceux-ci ont une grande longueur (axiale). On n'obtient en fait que des rouleaux encreurs d'une longueur axiale relativement faible, d'environ 10 à 15 mm, ce qui correspond à la largeur d'un ruban de machine à écrire. Or, depuis peu, les progrès de l'impression à grande vitesse opérée dans les machines d'impression de lignes ou analogues obligent à fabriquer des rouleaux encreurs de grandes dimensions. En particulier, il devient souhaitable de réaliser des rouleaux encreurs uniformes de longueur non inférieure à mm et qui satisfassent à tous les impératifs précités. Dans les calculatrices à disques électroniques et les caisses enregistreuses électroniques dans lesquelles le rouleau encreur est directement heurté par la face d'un caractère, par exemple, il est nécessaire que la longueur du rouleau encreur corresponde à la largeur des chiffres à afficher. Dans ce dernier cas, le rouleau encreur doit avoir une longueur dépassant 50 mm environ, ce qui est nettement supérieur à la longueur courante, et être doté d'uniformité. La présente invention a pour objet de répondre à ce besoin et de proposer des rouleaux encreurs ayant de hauts pouvoirs de réception et de rétention d'encre-.d'impré- gnation et qui sont aptes à entrer en contact uniforme avec les faces decaractères et à amener sur ces faces une quantité adéquate d'encre. Selon la présente invention, il est prévu un rouleau encreur composé d'un corps de compression obtenu en soumettant une mousse de polyuréthane flexible à une déformation perma- nente par compression suivant une-certaine direction, la direction axiale de ce corps de compression coïncidant avec la direction de compression, rouleau encreur qui est caracté- risé en ce que ledit corps de compression est façonné par déformation permanente d'une mousse de polyuréthane flexible, présentant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle et des pores au nombre de 20 à 60 par centimètre linéaire,- avec un rapport de compression de 1/3 à 1/15, et ayant une dureté de 15 à 60, mesurée avec un appareil d'essai de dureté de caoutchouc Ascar de type C (norme japonaise Rubber Associate SR 1S-0101). Dans la fabrication de tels rouleaux encreurs, la mousse de polyuréthane flexible ayant la structure réticulée à ossature tridimensionnelle et le nombre de pores au centimètre définis ci-dessus est préchaufféeà une température de 130-1900C, de préférence par un procédé de chauffage haute fréquence, puis soumise à une déformation permanente à l'aide d'une presse chaude portée à une température de 130-220OC avec un rapport de compression de 1/3 à 1/15 afin de former un corps de compres- sion, dans lequel on découpe un article convenant comme rouleau encreur, par exemple un article de forme columnaire ou analogue, de façon que la direction axiale de l'article coïncide avec la direction de compression du corps de compression. On obtient ainsi des articles qui sont épais suivant la direction de compression et uniformes tant suivant leur axe queperpendi- culairement à cet axe. Ainsi, -on peut fabriquer de manière simple et sure des rouleaux encreurs dotés d'une longueur (axiale) importante, par exemple non inférieure à 20 mm. De plus, ces rouleaux encreurs sont de haute qualité et satisfont à tous les impératifs précités. On va maintenant décrire 'l'invention en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: Figure 1 est une vue en perspective d'un rouleau encreur selon un mode de réalisation de l'invention; Figure 2 est unevue de détail en perspective, avec grossissement, de la mousse de polyuréthane flexible suivant un mode de réalisation, ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle, à utiliser selon l'invention; Figure 3 est une vue schématique en coupe d'un matériel de pressage à chaud selon un mode de réalisation, servant à la fabrication de rouleaux encreurs; Figure 4 est un diagramme indiquant les températures internes atteintes portées en ordonnée et exprimées en OC en divers points de la mousse de polyuréthane flexible au cours du pressage à chaud, avec ou sans préchauffage, en fonction du temps écoulé porté en abcisse et exprimé en minutes. Sur la figure 1, on voit en 1 un rouleau encreur suivant un mode de réalisationayant entièrement une forme columnaire -t percé de part en part d'un trou 2 de réception d'arbre de rouleau). Le rouleau encreur 1 est formé d'un corps de compression obtenu en comprimant une mousse de polyuréthane flexible 3 ayant une structure réticulée à ossature tridimen- sionnelle telle que représentée sur la figure 2. Dans ce cas, la direction axiale du rouleau encreur 1 coincide avec la direction de compression du corps de compression. De plus, les lacunes communicantes 4 sont aplaties suivant la direction de compression (c'est-à-dire suivant l'axe du rouleau encreur 1) pendant le pressage à chaud de la mousse flexible 3, de sorte que le rouleau encreur 1 contient des lacunes à l'état aplati (non représentées). Attendu que ces lacunes communicantes sont imprégnées -d'encre, une quantité adéquate de l'encre vient 2478!39 graduellement suinter à la surface du rouleau encreur, en service, et passe sur la face d'un caractère entrant en con- tact avec elle. Selon l'invention, la mousse de polyuréthane flexible ayant la structure réticulée à ossature tridimension- nelle constitue la matière servant à fabriquer le corps de compression, de sorte que le rouleau encreur résultant a une haute aptitude à s'imprégner d'encre ainsi qu'à amener unifor- mément et régulièrement l'encre sur la face d'un caractère. Par contre, les rouleaux encreurs en mousse de polyuréthane flexible traditionnelle ont pour inconvénientsId'avoir une perméabilité au liquide médiocre, ce qui réduit la quantité d'encre d'imprégnation et analogue de sorte qu'ils ne peuvent pas satisfaire au but visé par la présente invention. La mousse de polyuréthane flexible ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle que l'on utilise est du type comptant 20 à 60 pores par centimètre linéaire. Quand le nombre de pores est inférieur à 20/cm, le rouleau encreur résultant est peu apte à retenir l'encre et laisse en service l'encre dégoutter et s'étaler sur le papier ou analogue; de plus, -son temps de. rétention d'encre devient beaucoup plus court. Par contre, avec un nombre de pores dépassant 60/cm, la quantité d'encre d'imprégnation diminue. De toute manière, l'objet de l'invention ne saurait être atteint avec des nombres de pores sortant de l'intervalle prescrit. Comme mentionné plus haut, le rouleau encreur selon l'invention est fait du corps de compression en mousse de polyuréthane flexible ayant la structure réticulée à ossature tridimensionnelle, de sorte qu'il est nécessaire de comprimer la mousse avec un rapport de compression de 1/3 à 1/15. Avec un rapport de compression inférieur à 1/3, le pouvoir de réten- tion d'encre est faible, tandis qu'avec un rapport de compression dépassant 1/15, la porosité baisse, ce qui réduit la quantité d'encre d'imprégnation. Le corps de compression (rouleau encreur) résultant doit avoir une dureté de 15 à 60, mesurée à l'appareil d'essai de dureté de caoutchouc Ascar de type C (norme Japonaise Rubber Associate SR 1S-0101).' Quand la dureté est inférieure à 15, le pouvoir de rétention d' encre est faible, tandis que lorsqu'elle dépasse 60, il est difficile d'établir un contact uniforme du rouleau encreur avec la face du caractère, de sorte que le caractère n'est que partiellement imprimé. Selon i'invention> le rouleau encreur est fabriqué en soumettant une mousse de polyuréthane flexible ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle et comptant 20 à 60 pores/cm à une déformation permanente-avec un rapport de compression de 1/3 à 1/15 et ayant une dureté de 15 à 60, ce qui non seulement augmente la quantité d'encre d'imprégna- tion, mais encore améliore le pouvoir'de rétention d'encre, avec pour résultat d'éviter que l'encre ne dégoutte et ne s'étale sur le papier et d'assurer en outre l'amenée d'encre en quantité adéquate sur la face du caractère, sans que le contact avec cette face soit irrégulier. Ainsi, on peut obtenir des rouleaux encreurs dotés d'excellentes propriétés, tout d'abord, par corrélation établie entre le genre de mousse de polyuréthane flexible (absence de membranes cellulaires) servant de matière de départ, le nombre de pores, le degré de déformation permanente communiqué par compression et la dureté du corps de compression (c'est-à-dire du rouleau encreur). En effet, il faut établir une corrélation entre les valeurs- limités précitées selon l'invention. Par exemple, quand le nombre de pores est inférieur à 20/cm, le pouvoir de rétention d'encre devient faible comme noté plus haut de sorte quepour compenser cet inconvénient, il faut faire subir à la mousse de polyuréthane:flexible une déformation permamente par compression dans un rapport de plus de 1/15 mais, dans ce cas, la porosité baisse, ce qui réduit la quantité d'encre d'impré- gnation et, simultanément,la dureté dépasse 60, ce qui rend irrégulier le contact avec le caractère. Selon l'invention, on peut utiliser comme mousse de polyuréthane flexible toute espèce de moussesdu type polyester et du type polyéther. De plus, on peut fabriquer la mousse de polyuréthane flexible ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle en soumettant la mousse de polyuréthane flexible usuelle à un post-traitement tel que traitement avec une solution d'alcali aqueuse, traitement thermique ou analogue, ou en choisissant les proportions selon une formule donnant des mousses ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle ou encore en établissant, pendant la forma- tion de mousse, des conditions mécaniques menant à une structu- re réticulée à ossature tridimensionnelle. En fabriquant des rouleaux encreurs comme-indiqué ci-dessus, il est nécessaire de produire un corps de compression en soumettant la mousse de polyuréthane flexible ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle et un nombre de pores de 20-60/cm à une déformation permanente par compression suivant une direction donnée. Dans ce cas, l'intérieur de la mousse de polyuréthane flexible est préchauffée à une tempéra- de ture de 130-1900C, et d epréférence/140-1700C, avant la compres- sion. Ce préchauffage permet d'obtenir un corps de compression uniforme dans son ensemble sans faire apparaître de gradient de dureté ni de gradient de compressibilité suivant la direction de compressionmême quand le corps de compression est relative- ment épais suivant cette direction. Ainsi,-on peut obtenir des rouleaux encreurs qui sont uniformes tant suivant leur axe que perpendiculairement à cet axe. Par contre,'-il est très difficile d'obtenir sans préchauffage des corps de compression (rouleaux encreurs) uniformes, notamment lorsqu'il s'agit de corps de compression relativement épais suivant la direction de compression. En outre, quand la température de préchauffage est inférieure à 1300C, le rapport de compression possible diminue, tandis qu'avec une température de préchauffage dépassant 1900C, on risque de provoquer la décomposition thermique de la mousse. Four opérer le préchauffage, on peut soit chauffer la matière en mousse dans unfour à température constante ou analogue, soit faire passer de l'air chaud à travers l'intérieur de la matière en mousse (lacunes communicantes 4 de la mousse de polyuréthane flexible 3) ou adopter des processus analogues, mais le mieux est d'opérer par chauffage haute fréquence. En effet, vu la difficulté rencontrée, on l'a dit, à chauffer uniformément la mousse flexible 3, le chauffage au four à température constante, outre qu'il prend beaucoup de temps, risque de provoquer une dégradation thermique superficielle de la mousse, tandis que le chauffage à l'air chaud provoque une forte perte de écharge et n'offre qu'un médiocre pouvoir chauffant, de sorte qu'il exige un matériel de grandes dimensions. Par contre, le chauffage haute'fréquence ne soulève aucune des difficultés précitées et permet d'assurer de manière simple et sûre le préchauffage-'de la mousse de polyuréthane flexible'ayant une structure réticulée à ossature tridimension- nelle. De cette manière, on est parvenu pour la première fois à préchauffer la mousse à une température de 130 à 190oC, opti- male pour le pressage à chaud, par le'chauffage haute fréquence. Ensuite, on fait subir à la mousse de polyuréthane flexible, préchauffée à 130-1900C, une déformation permanente par compression avec un rapport de compression de 1/3 à 1/15 au moyen d'une presse chaude chauffée à 130220OC. Quand la température de préssage à chaud est inférieure à 130oC, le rapport de compression est médiocre, tandis que quand la tempé- rature dépasse 2200C, la surface de la mousse risque d'être dégradée. Lors du pressage à chaud, on peut aussi chauffer la mousse à la même température suivant une direction perpendicu- laire à celle de compression. Pour la fabrication de rouleaux encreurs selon l'in- vention, on découpe dans le corps de compression résultant un rouleau encreur de forme columnaire ou autre de façon que la direction axiale durouleau encreur coincide avec la direction de compression du corps de compression, -ce qui permet d'obtenir des rouleaux encreurs uniformes tant suivant leur axe que sui- vant la direction perpendiculaire à leur axe. Si par contre on tente d'obtenir directement des rouleaux encreurs, notamment de longueur dépassant 20 mm, par compression axiale de la mousse de polyuréthane flexible précédemment mise sous forme columnaire ou autre convenant pour le rouleau encreur, la mousse est découpée suivant une direction perpendiculaire à la direc- tion axiale,' ce qui engendre le gradient de dureté et rend en outre le découpage peu précis, de 'sorte que les rouleaux encreurs ne 'sont pas pratiquement utilisables. On va poursuivre la description de l'invention en donnant un exemple concret de mise en oeuvre. EXEMPLE On utilise une mousse de polyuréthane flexible ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle, en forme de parallélépipède droitzde-370 mm de haut, 500 mm de large et 500 mm de long et à nombre-de pores moyen de 28/cm et on la préchauffe à une température de 140-161OC en l'irradiant avec une énergie de 4 kWh à fréquence de 2.450 MHz à raison de 0,1 kWh par kilo de mousse. On place ensuite la mousse préchauffée dans une machine de pressage à chaud telle que représentée sur la figure 3, comportant des plaques chauffantes supérieure 5 et inférieure 6 portées à 1700C et l'on ramène par compression sa longueur à 55 mm en déplaçant la plaque inférieure 6 vers la plaque supérieure 5 (dans le sens de la flèche portée sur la figure 3). Dans la partie centrale du corps de compression 7 tel que représenté sur la figure 3, on mesure les tempéra- tures atteintes, à mesure que le temps s'écoule, par la partie A voisine de la plaque chauffante supérieure 5, la partie médiane B et la partie C voisine de la plaque chauf- fante inférieure 6. A titre comparatif, on mesure les températures at- teintes au bout des mêmes temps par les parties A, B et C d'un corps de compression fabriqué par compression directe, sans préchauffagede la mousse. Les résultats de mesure sont portés sur la figure 4, sur laquelle les courbes en trait plein A, B et C corres- pondent au corps de compression obtenu par pressage à chaud après préchauffage (selon l'invention) et les courbes en traits interrompus A, B et C, au corps de compression obtenu par pressage à chaud sans préchauffage (témoin). De plus, une courbe en trait plein D indique la température de la plaque chauffante. Comme l'indiquent les résultats portés sur la figure 4, quand la mousse subit le pressage à chaud directement, sans préchauffage, la partie médiane-B n'atteint qu'une température de:125 C même au bout de 80 minutes, mais n'atteint jamais la température qu'exige une déformation permanente (pour la mousse de polyuréthane flexible, la température de déformation permanente ne peut être inférieure à 130 C), tandis que lesi parties A et -C voisines des plaques chauffantes arrivent respectivemenrit à 148 et 1560C. De ce fait, lorsqu'on interrompt le pressage à chaud au bout de 80 minutes, le corps de compression résultant a une dureté superficielle de 50, mais ne présente pas intérieurement de déformation permanente. On ne saurait donc réaliser à partir d'un tel corps de compres- sion le rouleau encreur uniforme objet de 1 'invention. Par contre, quand la mousse flexible subit le pressage à chaud après le préchauffage, sa température demeure sensiblement uniforme dans le tempsyde sorte que, lors de l'interruption du pressage à chaud au bout de 80 minutes, le corps de compression résultant est uniforme, la dureté de chacune de ses parties étant de 41-43. Dans ce corps de compression, on découpe un rouleau encreur columnaire d'une longueur de'55 mm de façon que sa direction axiale coïncide avec la direction de compression. Le rouleau encreur résultant peut s'imprégner d'une grande quantité d'encre, a un haut pouvoir de rétention'd' encre et sa surface exsude, en service, une quantité adéquate d'encre. Comme noté plus haut, le rouleau encreur selon l'invention peut non seulement recevoir beaucoup d'encre, mais aussi retenir fortement cette encre, de sorte que celle-ci ne risque pas de dégoutter ni de maculer le papier ou analogue en service. En outre, le rouleau encreur selon l'invention est apte à entrer en contact uniforme avec la face d'un caractère pour enduire cette face d'une quantité adéquate d'encre. Le procédé de fabrication de rouleaux encreurs selon l'invention permet d'obtenir de manière simple et sûre des rouleaux encreurs de longueur non inférieure à 20 mm, uniformes de part en part tant suivant leur axe que perpendi- culairement à cet axe. REVENDICATIONS 1. Rouleau encreur composé d'un corps de compression obtenu en soumettant une mousse de polyuréthane flexible à une déformation permanente par compression suivant une cer- taine direction, la direction axiale de ce corps de compres- sion coïncidant avec la direction de compression, caractérisé en ce que ledit corps de compression (1) est façonné par déformation permanente d'une mousse de polyuréthane flexible (3),présentant une structure réticulée a ossature tridimen- sionnelle et des pores au nombre de 20 à 60 par centimètre linéaire, avec un rapport de compression de 1/3 à 1/15, et ayant une dureté de 15 à 60, mesurée avec un appareil d'essai de dureté de caoutchouc Ascar de type C (norme japonaise Rubber Associate SR iS-0101). 2. Rouleau encreur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a une longueur non inférieure à 20 mm. 3. Procédé de fabricaton de rouleaux encreurs, caractérisé en ce qu'il consiste à préchauffer une mousse de polyuréthane flexible ayant une structure réticulée à ossature tridimensionnelle et comptant 20 à 60 pores par centimètre linéaire, à une température de 130-1900C,' à comprimer la mousse préchauffée dans un rapport de 1/3 à 1/15, -à l'aide d'une presse chaude (5,6) portée à une température de 130- 220 C pour lui faire subir une déformation permanente, puis à donner au corps de compression résultant une forme préfixée par découpage opéré de manière que la direction axiale coïncide avec la direction de compression dudit corps de compression. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite mousse de polyuréthane flexible est pré- chauffée parchauffage haute fréquence. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite température de préchauffage est de 140-170oC.