Brevet FR2507108A1 — publié le 19821210

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif permettant d'assurer la distribution d'une matière de revêtement sous pression sur une feuille en déplacement, par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation dispose transversalement à la feuille, dont la diMension correspond à la largeur de cette fuilis, le conduit d'alimentation étant relié à une chaoe- bre d'equilibrage-de pression dans laquelle ia matière de revêetlent est introduite de façon continue. On connait déjà un procédé de revêtement d'une feuille de papier au moyen d'une lame souple, qui est le procédé de base utilisé dans les machines de couchage à grande vitesse. Ce procédé procure une surface lisse, ce qui est important pour l'obtention d'une bonne qualité d'impression. La matière de revêtement est distribuée en excès sur la feuille en déplacement, qui est supportée par un rouleau. La quantité de matière de revêtement en excès est raclée, afin d'obtenir une couche de revêtement lisse d'épaisseur appropriée. Le raclage est effectué par pression de la lame souple contre la feuille et la quantité raclée est recueillie et recyclée. Un inconvénient important de ce procédé connu rés i- de dans la difficulté de réglage de l'alimentation en matière de revêtement-sur la feuille. Plusieurs facteurs agissent sur la quantité distribuée, par exemple les propriétés rhéologiques de la matière de revêtement et, en particulier, sa viscosité aux grandes vitesses de cisaillement, la position de la lame d'application par rapport à la feuille, c'est-à-dire l'inclinaison de la lame, ainsi que la pression de la lame contre la feuille. Pour des raisons économiques, il est nécessaire de recycler la matière qui a été raclée. Cette opération et le mélange du produit recyclé avec un produit neuf de revêtement nécessitent l'emploi d'une matière de viscosité relativement faible. Cela fixe une limite supérieure pour la concentration en matière seche dans le produit de revêtement, cette concentration devait être d'autre part relativement élevée pour former une couche de revêtement de bonne qualité. Une raison de l'utilisation d'une forte concentration en matière sèche est que les fluctuations du liant dans la couche de revêtement sont ainsi réduites. Une autre raison est que cela rend le séchage plus économique. On connait deux variantes de mise en oeuvre essentielles pour le procédé de revêtement ou couchage a la lame. Elle diffèrent parl'inclinaison de la lame. Dans le procédé dit ci-après à petit angle, l'angle entre la lame et la feuille est seulement de quelques degrés, tandis que dans le procédé à grand angle il est de plusieurs dizaines de degrés. Le procédé à petit angle donne une épaisseur de revêtement relativement constante. Les impuretés présentes dans le produit de revêtement et/ou sur la feuille passent au-delà de la lame sans y adhérer. Par suite, il ne se produit pas de griffures de lame. Un inconvénient réside en ce qu'il est difficile de régler la quantité de matière de revêtement. Même une très faible variation de l'angle de lame provoque une grande variation du débit de matière de revêtement vers la feuille. Un avantage du procédé à grand angle réside dans le réglage relativement facile du débit, pour des revêtements appliqués à un taux de moins de 12 g/m2. Toutefois, de plus grands débits de revêtement sont difficiles à régler car le procédé remplit et régularise principalement les irrégularités de la feuille. Dans les procédés connus de couchage par presse encolleuse, les principaux inconvénients sont la capacité limitée de production et la faible étendue de la plage de viscosité des colles utilisables. On peut également effectuer le revêtement de papier et de carton par le procédé de couchage par extrusion, dans lequel une matière de revêtement sous pression est distribuée sur une feuille en déplacement, par l'intermédiaire d'une buse à fente. La quantité de matière de revêtement amenée sur la feuille est déterminée par le débit volumique à travers la buse. L'inconvénient principal de cette méthode est la difficulté d'obtenir un profil de débit uniforme le long de la buse. Comme la distance entre le bord de la buse et la feuille n'est pas réglable localement, un défaut de profil dans le rouleau qui supporte la feuille ne peut pas être compensé, et il en résulte un défaut de profil correspondant dans le revêtement. En outre, le bord de la buse est soumis à une usure importante, dans les procédés de revêtement à pigment, et son remplacement est coG- teux. La présente invention a pour objet un procédé de distribution d'une matière de revêtement, qui s'applique au couchage par extrusion et au couchage à la lame ainsi qu'au collage en surface au moyen de rouleaux. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé suivant l'invention, pour la distribution sous pression d'une matière de revêtement sur une feuille en déplacement, par l'intermédiaire d'un conduit transversal dont la dimension correspond à la largeur de la feuille et qui est relié à une chambre d'équilibrage de pression dans laquelle la matière est introduite en continu, est caractérisé en ce que le débit volumique de la chambre vers le conduit de distribution est réglable, et en ce que le nivellement du revêtement transversalement à la feuille est effectué par une lame souple qui constitue une paroi latérale intérieure du conduit de distribution. Cette lame forme,au moins à son extrêmité de sortie, un angle aigu avec la feuille et des moyens réglables permettent d'ajuster la pression de la lame contre la feuille sur toute sa longueur ainsi qu'individuellement en plusieurs points sur sa longueur. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés la figure 1 est une coupe d'une première forme de réalisation de l'invention, la figure 2 est une coupe de la buse d'extrêmité d'une deuxième forme de réalisation de l'invention, la figure 3 est une coupe d'une variante de la buse d'extrêmité du dispositif de la figure 1 et la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2. Sur les dessins, le repère 2 désigne une feuille de papier ou de carton, supportée par un rouleau 1 qui tourne dans le sens indiqué par une flèche. La forme de réalisation représentée surXa figure 1 comprend une plaque principale 3, disposée transversalement au-dessus de la feuille 2 et faisant partie d'une machine de couchage. La plaque principale 3 a une longueur qui correspond à la largeur defia feuille 2 et son bord 3a est recourbé dans le sens de déplacement de la feuille 2. Dans sa partie supérieure, la plaque principale 3 comporte des trous taraudés 4 pour le passage de boulons de fixation 5 au moyen desquels deux autres plaques 6 et 7 sont solidarisées de la plaque principale 3. Les plaques 6 et 7 ont également leurs bords 6a et 7a recourbés dans le sens de déplacement de la feuille 2.Une chambre 8 est formée par des cavités prévues dans les plaques 6 et 7. La chambre 8 constitue une capacité d'alimentation pour la matière de revêtement. La longueur de la chambre 8, perpendiculairement au plan des figures 1à 3, détermine la largeur de la partie revêtue de la feuille 2. La plaque 6 comporte des orifices 9 régulièrement espacés et munis de raccords 10 par lesquels la matière de revêtement est refoulée dans la chambre 8. Une plaque tl formant joint est fixée, par les boulons 5, aux deux extrémités et au bord supérieur des plaques 6 et 7. Un conduit de distribution 12 est délimité entre les plaques 6 et 7. Sa longueur, transversalement à la feulle 2, est déterminée par la position des joints il qui constituent aussi des étanchéités d'extrémité pour la chambre d'alimentation 8 et le conduit de distribution 12. La position de la plaque 6 par rapport à la plaque 7 est réglable au moyen d'une pluralité de boulons 14, uniformément espacés,qui traversent une poutre rigide 13 et sont munis d'écrous de réglage. Le réglage de la plaque 6 par rapport à la plaque 7 modifie la largeur du conduit de distribution 12. Le profil transversal du débit volumique de matière de revêtement envoyée dans le conduit de distribution 12 et déposée sur la feuille 2 peut être réglé par ce moyen. La plaque 6 et la plaque d'étanchéité 11 sont usinées,surleurs bords 6c et lic tournés vers la feuille 2, afin de correspondre à la courbure du rouleau 1. De cette façon, la fente entre la feuille 2 et les surfaces de ces bords est suffisamment étroite, sans que cela empêche le mouvement de la feuille 2. Afin de réduire le frottement, ces bords sont meulés à un état de surface lisse. Une lame souple 16 est fixée à la plaque 7. Le bord de la lame, dans le sens de déplacement de la feuille 2, est situé un peu plus loin que le bord 7a de la plaque 7. La lame 16 est d'un type couramment utilisé dans les machines de couchage à la lame. Elle est solidement maintenue entre la plaque principale 3 et la plaque 7 au moyen d'un tube pneuma tique flexible 17. Lorsqu'on purge la pression dans le tube flexible 17, on peut remplacer facilement la lame 16. La pression de la lame sur la feuille 2 est réglée au moyen d'un autre tube pneumatique flexible 18, placé au bord de la lame 16. On obtient une charge de base uniforme, sur toute la longueur de la lame 16, par introduction d'une pression d'air appropriée dans le tube flexible 18. Un réglage local de la pression de la lame est obtenu au moyen de vis de réglage 19, prévues dans la plaque principale 3.Les vis de réglage 19 sont régulièrement espacées lelong de la plaque 3, de sorte que le réglage local de la pression de la lame est dû à une compression du flexible 18 à un endroit voulu. Le réglage local de la pression de la lame peut également être obtenu au moyen de cylindres de pression qui chargent le bord de la lame 16, ou au moyen d'autres pièces appropriées espacées le long du bord de la lame 16. Le dispositif d'extrusion représenté sur la figure 2 ne comporte pas de plaque distincte 7 portant la lame de revêtement. La lame 16 est adjacente à la plaque principale 3 et elle est fixée à cette dernière, à son bord supérieur, par des boulons 5, de façon semblable à celle qui est représentée sur la figure 1. La chambre d'alimentation 8 est formée par une cavité dans la plaque 6 et elle comporte des orifices 9 pour l'introduction de la matière de revêtement. Le bord inférieur de la lame 16 est soumis à une charge de base exercée par un tube pneumatique flexible 18. Le réglage local de la charge est effectué au moyen de vis de réglage 19, régulièrement espacées le long dela plaque principale 3. Des plaques d'étanchéité Il sont prévues entre la plaque 6 et la plaque 3 ou la lame 16, à leurs extrêmités extérieures et à leur bord supérieur. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, la lame de revêtement 16 est droite. Son angle par rapport à la feuille 2 est de préférence de 40 à 60 degrés, tandis quel'angle utilisé dans les formes de réalisation des figures 1 et 2 est seulement de l'ordre de 1 à 10degrés. Le jeu entre la plaque 7 et la feuille 2 est, par exemple, de 1 à 5 mm. Aux extrêmités, la plaque 7 comporte des moyens d'étanchéité en contact avec la feuille 2. Ainsi, la matière de revêtement est en contact avec la feuille 2 sur une distance relativement longue, ce qui, en particulier aux grandes vitesses de feuille, procure une meilleure pénétration du revêtement dans la feuille. Les pressions de base et locales de la lame sont réglées comme décrit précédemment. La figure 4 illustre une variante de réalisation du conduit de distribution 12 qui peut être utilisée dans les dispositifs d'extrusion des figures t à 3. La surface intérieure de la plaque 6 est rainurée et un conduit de distribution 12 est formé par des rainures s parées 21 régulièrement espacées. Les parois intermédiaires 20 entre les rainures 21 sont étroitement appliquées contre la plaque 7 (figures 1 et 3) ou contre la lame 16 (figure 2). Il n'est pas nécessaire d'utiliser des plaques d'étanchéité distinctes, car les parois les plus extérieures 20b peuvent servir de joints. Le profil transversal du revêtement est réglé par action sur la résistance à l'écoulement des rainures 21, ce qui modifie le débit volumique dans chaque rainure. On peut utiliser pour cela des moyens d'étranglement appropriés, de type connu. Le procédé et le dispositif suivant l'invention sont de préférence utilisés comme suit. Une matière de revêtement sous pression, à une concentration prédéterminée en matière sèche, est introduite par les raccords 10 (figure 1), au moyen d'une pompe d'alimentation dont le débit volumique est réglable. La matière de revêtement pénètre par les orifices 9 dans la chambre 8 et la remplit. La chambre 8 sert de chambre d'équilibrage de pression et elle assure une pression constante de matière de revêtement, transversalement à la feuille. La matie- re de revêtement s'écoule de la chambre 8 à travers le conduit de distribution 12 et arrive en contact avec la feuille 2. La largeur de revêtement est déterminée par les plaques d'étan chéité 11 ou les dispositifs analogues prévue aux deux extrêmités latérales du conduit 12. Comme la quantité totale de matière de revêtement distribuée est réglée par action sur le débit volumique de la pompe d'alimentation, la concentration enmatière sèche reste constante. Les rainures 21 du conduit de distribution 12 (figure 4) ont une dimension telle qu'elles présentent une résistance suffisante à l'écoulement, ce qui contribue à l'obtention d'un profil transversal de revêtement constant. Le procédez et le dispositif suivant l'invention sont utilisables en particulier dans les trois procédés de revêtement ou de couchage ci-après 1. Couchage normal à la lame, dans lequel le revêtement est appliqué sur une feuille supportée par un rouleau. Comparativement à l'art antérieur, on obtient les avantages suivants : aucun excès de matière de revêtement n'est amené sur la feuille et par suite, aucun recyclage de matière n'est nécessaire ; la quantité de matière de revêtement amenée sur la feuille n'est pas affectée par la géométrie de la lame, par exemple l'angle et l'épaisseur de la lame, ni par la pression de la lame ; la quantité de revêtement n'est pas affectée par les propriétés de la matière de revêtement ; la feuille n'est pas en contact avec un excès de matière de revêtement et, par suite, elle n'absorbe pas une trop grande quantité d'une substance quelconque, de l'eau par exemple, provenant de la matière de revêtement ; la machine à extruder peut être réglée pour obtenir la géométrie optimale dans chaque cas. 2. Couchage à la presse à encoller, dans lequel le revêtement peut comprendre différentes matières de revêtement distribuées par des machines à extruder distinctes sur les rouleaux de la presse à encoller. Par rapport à l'art antérieur, on obtient les avantages suivants : on évite les projections, caractéristiques des machines de couchage par presse encolleuse et provoquées par la matière de revêtement en excès collectée à l'avant du pincement de couchage ; la quantité exacte de colle transférée à la feuille peut être réglée facilement ; on peut choisir la matière des rouleaux de la presse pour éviter l'adhérence de la matière de revêtement sur les rouleaux,------------ -------------la matière de revêtement étant ainsi plus facilement transférée sur la feuille, ce qui contribue à l'obtention d'un revêtement de bonne qualité. 3. Couchage à la lame des deux côtés d'une feuille qui passe entre deux machines d'extrusion placées en face l'une de l'autre, de façon à éviter la vibration de- la feuille. Dans ce cas, l'davantage le plus important est que le recyclage de matière n'est pas nécessaire, puisqu'aucun excès de matière de revêtement n'est amené sur la feuille. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la mise en oeuvre du procédé et du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de distribution sous pression d'une matière de revêtement sur une feuille en déplacement, par l'intermédiaire d'un conduit de distribution (12) disposé transversalement à la feuille (2), ce conduit ayant une dimension correspondant à la largeur de la feuille et étant relié a une chambre d'équilibrage de pression(8danslaquelle la matière de revêtement est introduite de façon continue, caractérisé en ce que, pour ajuster la quantité de matière de revêtement amenée à la feuille en fonction des propriétés de surface et de la vitesse de la feuille , on règle le débit volumique de matière de la chambre d'équilibrage de pression vers le conduit de distribution tout en maintenant constantes la concentration en matière sèche de la matière de revêtement ainsi que la largeur de revêtement sur le feuille; en ce que le nivellement du revêtement transversalement à la feuille est effectué au moyen d'une lame flexible (16) qui constitue une face intérieure du conduit de distribution, au moins à son extrêmité de sortie, cette lame étant fixée de maniêr à foermer un ongle aigu avec 17 fIl!e ; rl en c,e que dos moyens réglables sont pro'jus pourajuster la pression de la lame contre la feuille sur toute la longueur de cette dernière, ainsi qu'individuellement en plusieurs points distincts espacés le long de la lame. 2. procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille est une feuille de papier ou de carton, supportée par un rouleau en rotation (1). 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille est déplacée entre deux dispositifs de distribution de matière de revêtement situés l'un en face de l'autre. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le profil transversal de l'épaisseur de revêtement est réglé par modification de la hauteur de l'orifice de sortie du conduit de distribution, cette modification étant obtenue par application d'une pression réglable sur le bord de la lame flexible. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profil transversal de l'épaisseur de revêtement est réglé par modification des des résistances à l'écoulement d'une pluralité de gorges constituant le conduit de distribution. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un corps fixe (3), placé transversalement au-dessus de la feuille (2) et muni d'une lame de revêtement flexible (16) formant un angle aigu par rapport à la feuille (2), une plaque (6) espacée du corps (3) et une cavité (8) à l'extrêmité d'entrée du conduit de distribution (12), la cavité (8) pouvant être raccordée à des moyens d'amenée d'un flux continu de matière de revêtement sous pression. 7. Dispositif suivant la revendication(6),caractérisé en ce qu'une deuxième plaque (7) est prévue entre le corps (3) et la plaque (6), la lame flexible (16) étant fixée à la deuxième plaque (7) au moyen d'un tube flexible à mise sous pression (17) qui la presse contre la deuxième plaque (7). 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le conduit de distribution est situé entre la deuxième plaque (7) et le corps (3). 9. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la lame flexible (16) est placée en contact étroit avec le corps (3) et forme un côté du conduit de distribution (12). 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la lame flexible (16) forme avec la feuille (2) un angle compris entre un degré et dix degrés. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la lame flexible (16) forme avec la feuille (2) un angle compris entre 40 et 60 degrés. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le conduit de distribution (12) est divisé en une pluralité de gorges distinctes(21 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le conduit de distribution (12) est fermé latéralement au moyen de plaques d'étanchéité (11) qui sont fixées entre les éléments délimitant le conduit de distribution (12). 14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que la largeur du conduit de distribution (12) est réglable au moyen de vis (14) portées par une barre transversale rigide (13). 15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que la pression de la lame flexible (16) contre la feuille (2) est réglable au moyen d'un tube flexible à pression (18) s'étendant le long du bord de la lame (16), et au moyen de vis de réglage (19) convenablement espacées et disposées de manière à comprimer le tube (18).