Brevet FR2499324A1 — publié le 19820806

La présente invention se rapporte à un tambour ou rouleau perfectionné supportant un film de matière plastique, ainsi qu'à l'utilisation de ce rouleau lors du traitement électrique de ce film, c'est-à-dire lors du traitement par effet corona (effluves) de films de matière plastique pour améliorer l'adhérence d'encres, d'adhésifs ou substances analogues à la surface de ces films. Le tambour ou rouleau classique de support uti- lisé dans un tel traitement consiste en un cylindre électriquement conducteur monté sur un arbre concentrique et présentant un revêtement ininterrompu de matière électriquement isolante sur sa surface externe, qui assu- re un contact effectif avec le film de matière plastique supporté par ledit rouleau pendant son traitement. Cepen- dant, aucun des revêtements isolants utilisés à cet effet ne s'est avéré pleinement satisfaisant, étant donné que le verre et les produits céramiques réfractaires sont très onéreux et sujets à la formation de fissures et à l'écaillage du fait de leur fragilité intrinsèque, tandis que la plupart des revêtements à base de polymères se détériorent rapidement dans l'environnement de décharges d'ef- fluves, en particulier par suite des effets de la chaleur et de l'ozone et d'autres vapeurs corrosives engendrées pendant ces décharges, et aussi à cause du caractère abrasif du film de matière plastique traité. La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un rouleau perfectionné de traitement, qui peut fonctionner considérablement plus longtemps avant qu'il soit nécessaire de remplacer le matériau électriquement isolant. L'invention vise également à proposer un procé- dé économique de traitement d'un film de matière plasti- que, afin d'améliorer la tension superficielle de ce dernier. Le tambour ou rouleau de support selon la présen- te invention comprend un cylindre externe électriquement conducteur, qui supporte le film de matière plastique; un cylindre interne électriquement conducteur et monté sur un arbre central dans l'alignement concentrique dudit cylindre externe, dont il est espacé; ainsi qu'une couche diélectrique située dans l'intervalle entre lesdits cylindres interne et externe. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nulle- ment limitatif et sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'une forme de réalisation appropriée d'un rouleau de traitement; et la figure 2 est une vue en perspective illustrant l'utilisation de ce rouleau lors du traitement par effet corona d'un film de matière plastique. Sur la figure 1, qui illustre l'une des zones extrêmes du rouleau de traitement, on voit un cylindre interne 1 électriquement conducteur, réalisé en n'importe quel métal approprié qui ne doit pas nécessairement résister à la corrosion étant donné que le cylindre n'est pas exposé à un environnement de décharges d'effluves. Pour des raisons de faible coût et d'allégement, on uti- lisera de préférence de l'aluminium pour fabriquer ce cylindre. L'épaisseur du cylindre 1 peut être comprise entre environ 6,35 mm et environ 25,4 mm. Ce cylindre est calé de manière appropriée sur des bouts d'arbre 2, selon l'agencement illustré sur la figure 1, bien que de nombreux autres types de montage soient également possibles. Dans la forme de réalisation illustrée, chaque extrémité du cylindre 1 est assujettie, par exem- ple emmanchée par retrait, sur un bloc cylindrique 3 fabriqué en un métal électriquement conducteur, par exemple de l'aluminium ou n'importe quel autre métal utilisé pour fabriquer le cylindre 1. Les blocs 3 assu- rent la stabilité structurelle du rouleau et un alignement précis avec l'arbre central sur lequel ces blocs sont montés, avantageusement emmanchés par retrait. Un cylindre externe 4, situé à distance du cylin- dre interne 1, est réalisé en une matière électriquement conductrice et résistant à la corrosion, telle que de l'acier inoxydable ou d'autres aciers alliés appropriés. L'épaisseur du cylindre externe peut être comprise entre environ 6,35 mm et environ 19,05 mm. Un intervalle 6 entre les cylindres interne 1 et externe 4 est comblé le plus possible par une matière électriquement isolante présentant une constante diélectrique et une rigidité diélectrique suffisamment élevées pour résister aux forts potentiels nécessaires au traitement par effluves. L'écar- tement compris entre les cylindres interne et externe, qui correspond à l'épaisseur de la matière diélectrique, est maintenu entre 0,76 mm et environ 3,8 mm, de préférence entre environ 2,03 mm et environ 3,17 mm. Des bouchons extrêmes isolants 7, assujettis aux blocs 3 par des vis 8 ( dont deux sur les huit utili- sées sont illustrées sur la figure 1), servent à proté- ger l'espace interne du rouleau de l'influence corrosive exercée par l'ozone, et à supporter l'arbre central sans provoquer de courts-circuits électriques. Le Téflon est une matière appropriée pour fabriquer les bouchons extrêmes, encore que de nombreux autres matériaux iso- lants dont la rigidité structurelle est suffisante puissent être utilisés à cet effet avec la même efficaci- té. A chacune de ses extrémités, le cylindre externe 4 est fixé aux bouchons isolants 7 au moyen de vis 9 ( dont deux sur les huit utilisées sont illustrées sur la figu- re 1). Parmi les matières appropriées présentant les 4 - caractéristiques diélectriques requises pour constituer la couche isolante placée dans l'intervalle 6 ( voir ci-avant), on peut citer les -résines époxyde, des coimbi- naisons de fibres de verre et de résine époxyde, l'Hypalon, le Téflon, du polyester, du caoutchouc siliconé ( brut ou traité) et des substances à base de particules de sili- cate ou de céramique. Les constantes diélectriques de ces matériaux isolants sont comprises typiquement entre envi- ron 2,5 et environ 5 et leur rigidité diélec- trique est comprise entre-environ 10 kV/mm et environ 2OkV/mm. L'isolation peut être obtenue par différents procédés en fonction de la nature de la matière diélectri- que. Par exemple, on peut verser des substances pulvéru- lentes inorganiques dans l'intervalle après que les consti- tuants du rouleau de traitement ont été assemblés. De même, on peut verser ou injecter des fluides visqueux dans cet- intervalle une fois l'assemblage achevé. En variante, des manchons préfabriqués en isolant diélectrique peuvent être placés sur le cylindre interne avant sa mise en place sur le cylindre externe. D'une manière analogue, des substances devant être pulvérisées ou badigeonnnées sur une surface avant leur durcissement sont appliquées sur toute la surface externe du cylindre interne. Des revê- tements de résine époxyde renforcée par des fibres de verre sont avantageusement appliqués en enroulant tout d'abord un filament de verre sur le cylindre interne, puis en pulvé- risant la résine époxyde pour combler les vides entre les spires. Quel que soit le procédé utilisé pour mettre en place la couche isolante dans l'intervalle 6, il convient d'éviter le plus possible d'emprisonner de l'air dans cette couche, ou bien des problèmes d'amorçage d'arcs apparaissent aux endroits o la quantité de matière diélectrique est insuffisante. De ce fait, il faut veiller avec soin à éviter la formation de bulles d'air sous les manchons de revêtement et dans des revêtements pulvérisés et badigeonnés. Un procédé préféré pour mettre en place le cylindre externe 4 sur le cylindre interne revêtu de la couche isolante est le procédé d'emmanchement par retrait, qui réduit les risques d'emprisonnement de l'air entre ladite couche et ledit cylindre externe. Lorsque la couche isolante est composée de matériau dur tel qu'une résine époxyde, renforcée de verre ou non, il est avan- tageux de meuler en plus la surface de cette couche jusqu'à obtenir un fini lisse après qu'elle a été appli- quée sur le cylindre interne. Après l'assemblage, la surface du cylindre externe 4 est de préférence meulée pour obtenir un fini aussi lisse que possible. La figure 2 illustre l'utilisation du rouleau de la figure 1 pour le traitement d'un film de matière plastique par effet corona. Ce film 10, guidé par des cylindres fous 11 et 12, passe sur le rouleau de traite- ment qui est mis à la masse par un conducteur de terre 13 raccordé à l'arbre 2. La référence 14 désigne une électrode connectée à une source d'énergie électrique appropriée, à haute fréquence et à potentiel élevé. L'électrode est espacée du rouleau de traitement, paral- lèlement à l'axe de ce dernier, d'o résulte la formation d'un entrefer uniforme entre l'électrode et le film passant sur le rouleau. L'écartement est habituellement maintenu inférieur à environ 6,35 mm et, de préférence, d'environ 0,5 mm à environ 1,52 mm. Il est recommandé de maintenir le potentiel entre l'électrode et le rouleau de traitement entre environ 3000 V et environ 30 000 V, et le traitement est exécuté typiquement à une fréquence d'environ 0,6 kHz à environ 25 kHz. Dans un exemple de réalisation spécifique d'un rouleau de traitement illustré pour l'essentiel sur les figures 1 et 2, la longueur hors-tout de ce rouleau est d'environ 165 cm et son diamètre externe mesure environ 16,5 cm. L'épaisseur de la paroi du cylindre 1, fabriqué en aluminium, est d'environ 3,17 mm. L'épaisseur de la couche isolante (résine époxjde renforcée de fibres de verre) comblant intégralement l'intervalle 6 est d'environ 2,54mm et l'épaisseur du cylindre externe 4 réalisé en acier inoxydable est d'environ 3,17 mm. De nombreuses matières plastiques constituant le film peuvent être traitées par effet corona conformément à l'invention, parmi lesquelles on citera les polyolé- fines comme les polyéthylènes, les polypropylènes,le polybutène-1 et les copolymères à base de deux oléfines ou plus ayant de 2 à 8 atomes de carbone. On peut également citer, parmi les matières plastiques constituant le film, le polystyrène, le chlorure de polyvinyle, les copolymères de chlorure de vinyle, les polyamides et autres matières. Il est évident que les termes " matières plastiques " et " polymère " utilisés dans le présent mémoire englobent les homopolymères, les copolymères, les terpolymères, les stratifiés de copolymères séquen- cés, et matières analogues. L'épaisseur du film est main- tenue généralement entre environ 2,54/5wn et environ 508,wm. Les avantages procurés par l'invention sont nombreux. Les incidents dus à la combustion et à des défaillances du rouleau sont notablement diminués et les vitesses de la chaîne de traitement peuvent être augmentées sans soulever aucune difficulté due à la puissance plus importante nécessaire. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil pour le traitement d'un film de matiè- re plastique par effet corona, caractérisé par le fait qu'il comporte un rouleau de traitement comprenant un cylindre externe tant ledit film (10) de matière plastique; un cylindre interne (1) électriquement conducteur, monté sur un arbre central (2) dans l'alignement concentrique dudit cylindre externe (4), dont il est espacé; ainsi qu'une matière diélectrique placée dans l'intervalle (6) entre lesdits cylindres interne (1) et externe (4). 2. Appareil selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que l'épaisseur de la matière diélectri- que est comprise entre environ 0,76 mm et environ 3,8 mm. 3. Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que la constante diélectrique de la matiè- re diélectrique est comprise entre 2,5 et environ 1 la rigidité diélectrique de cette matière étant comprise entre environ 10 kV/mm et environ 20 kV/mm. 4. Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que le rouleau de traitement est muni de bouchons extrêmes isolants (7) à chaque extrémité. 5. Procédé de production d'un film de matière plastique dont l'adhérence superficielle est améliorée vis-à-vis de substances qui y sont appliquées, en faisant passer ledit film dans un environnement de décharges d'ef- fluves, procédé caractérisé par le fait que lesdites effluves sont déchargées entre une électrode et le rouleau de traitement mis à la masseselon la revendica- tion 1.