Brevet FR2544633A1 — publié le 19841026

_p 2544633 PROCEDE ET APPAREIL POUR EFFECTUER UN TRAITEMENT PAR ELECTRONS SUR UN TAMBOUR REFROIDI La présente invention concerne les techniques et les appareils de traitement par faisceau électronique et, plus particulièrement, ceux permettant le traitement des revêtements de transfert et autres matériaux traitables de cette façon tels que les encres d'impression, les revêtements de film, les matériaux des bandes magnétiques, la métallisation par transfert de papier ou d'autres substrats, et des applications similaires dans lesquelles il est nécessaire ou souhaitable d'utiliser des surfaces de décharge et/ou refroidir ces surfaces. Le brevet américain 4 246 297 au nom de Energy Sciences Inc indique que la possibilité de pénétration des électrons leur permet de traiter des revêtements relativement épais disposées sur un substrat de papier ou de tissus, c'est à dire assez fins (" 400 g/m 2) Dans ce cas, les électrons d'une énergie moyenne (E faisceau électronique sur un tambour métallique ou équivalent-. a déjà ut=''-é des tambours dans d'autres buts dans les générateurs è électrons, cocï:se décrit dans le brevet américain 4 292 413 selon lequel on présente de façon continue un tissu à un faisceau électronique de telle maniére que les conditions de l'opération (niveau de rayonnement, concentration d'ozone, concentration d'oxlygène dans la zone de traitement, température de fonctionnement) puissent être contrôlées de façon précise pour obtenir un résultat favorable en milieu industriel. Parmi les techniques décrites dans ce brevet, notamment pour des applications graphiques à haute vitesse, on trouve l'utilisation d'un rouleau qui sert p refroidir le fili ou le tissu pendant que ce dernier reste en contact avec la surface du routeau, et, simu 3 tanément, constitue un écran compact Cet usage d'un rouleau ou de surface du type tambour cependant, bien qu'opportun pour le refroidissement, n'a rien à voir avec le transfert de revêtement et les applications correspondantes. L'invention décrite ici, au contraire, met en oeuvre les procédés de transfert de revêtement décrits -dans le brevet am 4 ricain 4 246 297 (qui utilise une feuille, une bande ou un film de transfert en tant que chemise de déchar 2 e) combinés avec un concept de cylindre refroidi sous faisceau électronique pour obtenir simultanément les fonctions de refroidissement et de transfert de mani Dre tout & fait nouvelle et inattendue et ainsi éliminer l'obligation d'utiliser des feuilles de transfert ou des films équivalents. L'invention a pour nriezdr objet, de ce ?ait, un n Guveau procédé et un nouvel appareil pernettnt d'effectuer un traiteient par êletrons, particulièrement adaptâ à des applications de transfert de revêtements et également à d'autpes applications, éliminant l'obligtion d'utiliser ds feuilles, des f Mia, das bandes de transfert, et égalsemn-t favkrisan i refroidissement simultantment avec le transert. -3- En peu de mots, l'invention concerne un procédé applicable aux matériaux ayant un revêtement de transfert traitable par faisceau électronique, selon lequel on applique ces matériaux contre la surface d'un tambour, on fait tourner le tambour au-delà de la région o le rayonnement électronique est dirigé, de manière à traiter le matériau contre le tambour, et on ôte le matériau traité de la surface du tambour. L'invention a également pour objet un nouvel appareil de traitement par faisceau électronique d'applications 7 plus générales. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de certains modes préférés de réalisation donnés à titre non limitatif et à laquelle trois planches de dessins sont annexées. La Figure 1 est une coupe transversale illustrant schématiquement l'invention appliquée au traitement par faisceau électronique contre un tambour; La Figure 2 est une vue similaire montrant le procédé appliqué à un traitement contre un tambour-écran refroidi; La Figure 3 est une vue similaire d'un système modifié de traitement à tambour pour le transfert par faisceau électronique-mettant en oeuvre les principes de l'invention; et Les Figures 4, 5 et 6 illustrent respectivement de façon similaire, divers arrangements de transport du film dans le procédé de traitement par tambour conforme à l'invention. -4- En référence maintenant a la Figure 1, on a représenté en I un dispositif de traitement par faisceau électronique du type décrit dans les brevets américains précités et commercialisé par Energy Sciences Inc sous les Marques "Electrocurtain' et 'Selfshield', dirigeant son faisceau vers le bas (flèches verticales) à travers une fenêtre H perméable pour les électrons sur une région R à l'intérieur d'un boitier-dcran H tel que celui décrit dans le brevet américain 4 252 413. Le matériau sous forme de feuille 2 est guidé par les rouleaux 3 dans des fentes d'entrée et de sortie 51 et 52 a l'intérieur du boitier H sur un tambour D refroidi intérieurement par eau ou par tout autre mouen, en tant que surface métallique (qui sera décrite ultérieur Ement) recevant le rayonnement sur sa région supérieure R, un tissu 2 e passant par les fentes inclinées 51 et S 2 ' mettant en contact la feuille 2 avec le revêtement ou autre matériau à traiter par faisceau électronique. Comme représenté Figure 1, le tambour D refroidi à l'eau est dispoé sous le faisceau et, à cause de son inertie, est entrainé mécaniquement de telle manière que sa vitesse tangentielle soit synchronisée avec celle du produit sur lequel le revêtement doit être traité Le tambour poli D peut ne comporter aucun autre écran car il est disposé dans le baitier-écran H de manière à éviter toute fuite de raonnement engendrée par les arprts du faisceau sur le p Poduit ou sur le tambour Puisque ceptaines applications peuvent requérir un accès visu CI à la sureace du tambour P il peut également inclure un écran comae décrit ci-aprrs en rlférenco & la Figure 2 (en plomb, tantale, etc) quiv cmbinu à l'ecran extrieur apporte une réduction appropriée du taux de la dose, conforlmément aux critères de conception décrits dans le brevet américain précité 4 252 413, de manière que les niveaun dz ragonnement aux fentcs d'entrée et de sortie 2, 2 ', etc satisfassent aux règlements pour l utilisation du dispositif. 25446: -5- Dans l'exemple de la Figure 2, le tambour refroidi D' comporte luimême une surface écran S' dont le détail est illustré à droite, le matériau en bande 2 passant sur le tambour pour être traité dans la région R à l'intérieur d'une partie supérieure H' du boitier-écran, comme décrit dans le brevet précité 4 252 413 La surface S' peut être réalisée au moyen de plusieurs couches successives de plomb, tantale et acier inoxydable. Un tel système est particulièrement utile pour traiter des revêtement fonctionnels complexes contre le tambour refroidi D', comme ceux utilises pour les bandes d'enregistrement optique ou magnétique, apportant uns réduction ou une élimination de la nécessité de fondre le film traitÉ grace à la qualité de la surface obtenue conformément à l'invention. orientation des particules dans le revêtement peut être obtenue directement sur le tamnour D' entre l'application indistincte et 1 s traitement en R, soit au-dessus de l'angle de contact lorsque la feuille ou le film recouvert 2 est en contact avec le sommet du tambour D', soil lorsqu'il est en contact avec un revêtement apporté à la partie basse dt tambour et amené en haut comme représenté Figure 3. En référence maintenant à cette Figure 3, on constate que le revêtemenl A' peut être appliqué en bas du tambour D' au moyen d'applicateurs 5 ei forme de rouleaux en contact avec un réservoir de revêtement R', de tell E manière que la feuille 2 soit en contact avec le revêtement A' porté pai le tambour prés de la région R, le traitement étant effectué contre 1 s tambour D', le revêtement étant alors ôté du tambour et transfe Pré sur li feuille 2 L'écran sup Périeur en H' peut être réalisé comme sur la Figuri 2. -6- La forme de rraéisatir représentée Figure 3 présente d'autres avantages, nota Zment dans le fait que le tambour-écran est disposé dans un ensemble formant écran démontable permettant de laisser un accès visuel à la surface du tambour en rotation en situation fermée, et un accès complet à ia e-ntre du générateur d'électrons en situation ouverte A cause du très étroit canal d 7 accès requis pour traiter films, papiers, ten tiles, etc, les substrats les plus intéressants pour le traitement rendus possibles avec cette géométrie, on peut obtenir un écran très efficace pour l'absorption des rayons X Les écrans qui ont été réalisés comme ceux représentés Figure 3, ne présentent aucun rayonnement resurable au niveau des fentes, à puissance maximale du générateur d'électrons (par exemple entre 1 et 2 kilowatts de puissance de faisceau pa? largeur de 2,54 cm de la zone de traitement> L'accès visuel & la zone de traitement est un avantage essentiel apporté par cet arrangemento Bien qu'un tambour refroidi D' puisse rapidement prendre la chaleur du fin tissu qui est en contact avec lui, on a trouvé certains avantages inattendus issus de cette géométrieg pour les réactions de polm@risation additionnelle initialisées par le faisceau électronique, telles qu'utilisées dans les applications du générateur au revêtement par transfert du papieri film et feuilles par memple, Comme il est expliquê dans le brevet precité 4 246 297, on peut utiliser les caractéristiques de pénêtration des électrons pour atteindre les revêtenents appliques au verso du substrat à recouvrir, les revêtoeants eux-nmûe étant en contact avec la chemise ou la feuille de décharge contre laquelle ils sont traités. -7 Ce sont ces avantages que la présente invention offre pour la première fois en mettant en oeuvre de façon continue la surface d'un tambour refroidi en tant que chemise de décharge elle-même, et en évitant l'utilisation d'une chemise ou d'une feuille de décharge remplaçable, comme cela est le cas dans les techniques conventionnelles de revêtement par transfert sur papier et textiles utilisant normalement la polymérisation par condensation. Certains avantages inattendus de la technique du tambour synchronisé conformément à l'invention, pour traiter des revêtements sur papier, film, feuilles, textiles, etc, sont mis en relief lorsque l'on étudie ces dispositifs utilisant la technique du revêtement en continu Parmi ceux-ci, il y a le fait que la commande de la température du tissu peut être précise, et que pour des tissus fins, la température du substrat peut être réduite & celle du tambour même à très haute vitesse On a étudié un tel système dans ses effets sur les bandes magnétiques par exemple, le tambour étant disposé à l'extérieur du boitier-écran de manière à permettre la mesure précise du comportement de la température dynamique de la bande ou du film en fonction des divers paramètres de fonctionnement Par exemple il peut être souhaitable de maintenir la température du système bien au-dessus de la température ambiante, mais à des niveaux bien inférieurs è la température de distorsion de la bande, film ou autre feuille On peut maintenant atteindre ce résultat en contrôlant de façon précise la température de la surface du tambour dans les géométries proposées par l'invention. On élimine l'inactivité de la surface de revêtement, puisque le re vtement est maintenant effectué dans une zone protégée uferméen entre le substrat et la surface du tambour En outre, tout homopolymère constitué à partir du monomère dans le revêtement au cours du traitement, 0 ' et toute autre légère partie du revêtement qui se volatiliserait dans des conditions normales de traitement, sont ainsi maintenus contre la surface revêtement-substrat et réagissent dans le revêtement avec une forte probabilité Cet effet de piège pour monomère, etc, conduit à un environnement de traitement beaucoup plus propre aussi bien pour le générateur que dans un point de vue écologique. On optimise les effets avantageux de la dispersion électronique décrits de façon générale dans le brevet américain 4 246 297 avec le système conforme à la présente invention Les revêtements de nombre atomique élevé, comme en 5 ' sur la Figure 2, peuvent être utilisés sur la surface du tambour pour améliorer la récupération de cette énergie qui est maintenant absorbée avec un meilleur rendement dans le revêtement ou la couche de liant. L'invention rend également possible la fonte rapide de film par faisceau électronique avec la technique du tambaur, comme représenté Fogure 4 Un film liquide A', à partir d'un résevoir R', est appliqué au no Moen de rouleaux applicateurs 5 sur le tambour D' dans sa partie inférieure et est souraise au traitement par faisceau électronique dans la région supérieure R à l'intérieur du boltier écran H', passant alors sur une lame 6 pour décharger ou transférer du tambour D' un film F qui peut alors être enroulé dans un poste ultérieur 7. -9- Pour la réalisation de tels films ou revêtements, le tambour D' peut être nettoyé de façon continue en 8 lorsqu'il revient depuis le point de transfert du film (o le substrat ou le film quitte la surface du tambour) jusqu'au point o le revêtement liquide est appliqué de façon continue sur la surface du tambour à partir d'un réservoir R'. Pour toutes ces applications, l'invention élimine le besoin d'une chemise ou feuille de décharge consumable qui a un impact important dans le prix des revêtements de transfert de tissus flexibles ou semi-flexibles tels que des papiers, films, feuilles, textiles etc La texture de surface du tissu peut, en outre, être facilement modifiée par gravure de la surface du tambour On peut également obtenir des textures spéciales dans le revêtement par vitesses différentielles tissu-tambour, de la même manière que l'on utilise des vitesses différentielles tissu-rouleaux de transfert dans les revêtement par gravure offset. Il existe d'autres avantages durables avec les géométries des Figures 1 et 2, car le revêtement est sur le substrat un très court temps avant d'être traités, favorisant le cati des surfaces; et certaines géométries minimisent ces effets sous des conditions de commande très précises. On a illustré Figures 5 et 6 d'autres utilisations des techniques conformes à l'invention pour la réalisation par transfert de film Ces techniques permettent également d'optimiser la fabrication de films sans erreur pour des applications diélectriques (film de condensateur) ou autres Dans les exemples représentés Figures 5 et 6, on applique les revêtements à traiter par faisceau électronique sur le film porteur avant et pendant le passage sur le tambour D' respectivement, le porteur étant séparé du film F au mowen des lames 6 à droite de la région R de traitement. 3:lues -',-jd le,, ap aupie D rp seil 4 ye-i 4-,os au Ticls, 3 aigielu 2-, Z-ut-p a P aii JI)JO Hl jeu B 94 1 adde U 01412 DIIIP Oir alîID 4 i 3 Tlb 41-1,3 pl Ae 4,3 a i P.Iq? JU-31 LD UO Tj"a AUTj 3 p U 014 L 3 SIT 12-PU Op Sap Olli -I 1- REVENDICATIONS 1 Procédé de revêtement par transfert de matériaux traitables par faisceau électronique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on applique le matériau ( 2) sur la surface d'un tambour (D); on fait tourner le dit tambour (D) au-delà de la région (R) o le rayonnement électronique est dirigé; et on ôte le matériau traité de la surface du tambour (D). 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit matériau est porté par une feuille, un film ou un tissu en continu sur le tambour. 3 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit matériau est appliqué sur le tambour en un premier endroit, puis est porté par le tambour jusqu'à un autre endroi situé après la dite région o est dirigé le dit rayonnement électronique. 4 Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'une feuille ou un tissu est disposé au dessus du matériau sur le tambour. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'on ôte le dit matériau en le soulevant comme un film fondu de la surface du tambour. 6 Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la dite feuille est un film porteur passant sur le tambour dans la dite région, et que le matériau traité est également Èté du dit film porteur comme un film fondu. 7 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dite surface du tambour refléchit le rayonnement de faisceau électronique par derrière dans le dit matériau. -12- 8 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dit tambour est refroidi. 9 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on réalise un écran pour le tambour losqu'il tourne au-delà de la dite région. 10 Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que le dit écran est disposé de façon à servir de surface pour le tambour. 11 Appareil pour effectuer un traitement par faisceau électronique caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un générateur de faisceau électronique des moyens pour ôter le matériau traité de la surface du dit tambour. 12 Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que le dit matériau est appliqué sur le tambour en une région différente de la dite région. 13 Appareil selon la revendication Il caractérisé en ce que le dit matériau est applique sur le tambour au moyen d'une feuille ou d'un tissu passant au-dessus du dit tambour dans la dite région. 14 Appareil selon la revendication 12 caractérisé en ce que des momens sont prévus pour ôter le dit matériau une fois traité du tambour, conne un film fondu. -_ - Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que le dît tambour est refroidi. 16 Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que le dit tambour comporte une surface réfléchissant le faisceau électronique. 17 Appareil selon la revendication 16 caractérisé en ce que la dt C surface est constituée de couches de plomb, de tantale et d'acier- inoxydable. 18 Appareil selon la revendication 11 caractérisé en ce que le dit tambour est entrainé en rotation par les moyens prévus pour faire passer le matériau en feuille au-dessus du tambour. * * *