Brevet FR2770234A1 — publié le 19990430

Barre de couchage pour l'industrie papetière La présente invention concerne une barre de couchage pour l'industrie papetière. La barre de couchage ou rod est utilisée dans l'industrie papetière pour amener une matière de couchage (ou "sauce") généralement sur du carton ou du papier pour réaliser un carton ou papier couché. La barre de couchage est constituée par une tige métallique présentant un diamètre compris généralement entre 10 et 20 mm. La barre de couchage est généralement maintenue dans un support quelconque tel qu'une gaine en polymère, qu'on appelle également un lit, dans lequel il peut tourner. La barre de couchage, en tournant, constitue en quelque sorte une racle qui enlève l'excédant de matière de couchage ou "sauce" sur le papier, le dosage de la matière de couchage ou l'obtention d'une épaisseur souhaitée de matière sur le papier, étant obtenu en variant la pression d'application de la barre de couchage sur le papier et/ou en variant la vitesse de rotation. Les limites industrielles d'une telle technique ont amené à concevoir une autre génération de barre de couchage qui permette d'augmenter la quantité de matière de couchage déposée sur le papier. Le perfectionnement a consisté à enrouler un fil métallique autour de la barre de couchage. En utilisant des fils métalliques de différents diamètres, on peut varier le volume libre entre deux spires de fil consécutives, ce qui permet d'obtenir un réservoir doseur de matière de couchage, plus ou moins grand. Par la suite, on a préféré graver des cannelures dans la barre de couchage, lesdites cannelures ayant la même fonction que les fils métalliques enroulés. La vitesse de production du papier augmentant continuellement, on utilise de plus en plus des cylindres de transfert dans les machines de fabrication du papier, la barre de couchage étant toujours utilisée pour déposer la quantité déterminée de matière de couchage sur le papier. Sur ces nouvelles machines, la barre de couchage est utilisée pour un "précouchage sur size-press". Le papier couché est un papier à forte valeur ajoutée et en général de très haute qualité, le papier étant obtenu en déposant deux ou trois couches de matière de couchage sur chaque face. A cet effet, les machines comprennent quatre têtes de couchage et même davantage. Il s'ensuit qu'une utilisation intensive des barres de couchage dans les machines de fabrication conduit à une usure rapide desdites barres, ladite usure étant accélérée lorsqu'on utilise une matière de couchage pigmentée en raison de la forte abrasion des pigments sur les barres de couchage. La conséquence de cette usure rapide est qu'il est nécessaire de changer les barres de couchage de chaque machine tous les deux jours. Comme actuellement les machines comprennent chacune huit barres de couchage, on peut mesurer sans peine l'impact économique des barres de couchage sur la fabrication du papier. Pour tenter de réduire l'usure des barres de couchage, on a réalisé sur ces dernières un revêtement au chrome. Mais les barres de couchage ainsi réalisées ne donnent pas entière satisfaction même si des progrès sensibles ont été réalisés. La présente invention a pour but de proposer une barre de couchage lisse ou cannelée dont la durée de vie a été considérablement augmentée, d'au moins 50 %. Un objet de la présente invention est de réaliser une barre de couchage qui soit revêtue par un revêtement constitué par un mélange de céramiques, ledit revêtement présentant un angle de mouillance ou mouillabilité comprise entre 30 et 90" et une porosité inférieure à 5 %, la taille des pores n'excédant pas 5 Mm. En raison des tensions superficielles différentes qui existent entre la barre de couchage et le cylindre de transfert avec lequel elle coopère, le comportement de la matière de couchage peut varier d'une situation à une autre. En effet, on a trouvé qu'il est nécessaire que la tension superficielle entre le cylindre de transfert et la matière de couchage devait être supérieure à la tension superficielle existant entre ladite matière de couchage et la barre de couchage, si on veut que la totalité ou quasi totalité de la matière de couchage contenue, par exemple, dans le creux des cannelures soit transférée. De ce fait, si la mouillabilité du revêtement de la barre de couchage n'est pas suffisante, alors il se produit une friction à sec entre le revêtement et la matière de couchage ; si la mouillabilité est trop importante, alors au moins une partie de la matière de couchage reste sur le revêtement, par exemple dans le fond des cannelures. Dans ce dernier cas, les cannelures ne jouent plus parfaitement leur rôle de dosage puisqu'une certaine quantité de matière de couchage reste prisonnière dans le fond des cannelures. Selon une caractéristique de la présente invention, I'angle de mouillance ou mouillabilité du revêtement est compris entre 300 et 90" et, de préférence, entre 600 et 850. On modifie la mouillabilité du revêtement de la barre de couchage, en faisant varier certains paramètres dudit revêtement, tels que la porosité ou taille des pores, la structure du revêtement, par exemple au sein du réseau du mélange de céramiques utilisé pour constituer ledit revêtement. Le revêtement pouvant être constitué par des grains de céramiques juxtaposés, il sera préférable, dans certains cas, de faire varier la concentration ou teneur molaire des céramiques utilisées dans le mélange. La présente invention préconise d'utiliser dans ledit mélange un constituant principal dont la teneur molaire est comprise entre 40 et 60 %. Le revêtement est obtenu en projetant sur la barre de couchage, une poudre de grains de céramiques agglomérés ou de grains agglomérés frittés ou fendus broyés avec une taille de chaque agglomérat inférieure à 5 ym et, de préférence, de l'ordre du micromètre. La granulométrie de la poudre projetée est inférieure à 80 Mm et de préférence comprise entre 10 et 45 clam. Le revêtement ainsi obtenu présente une épaisseur comprise entre 15 et 60 ym et une porosité inférieure à 5 % avec une taille moyenne des pores inférieure à 5 Mm. Les céramiques préférées selon l'invention sont choisies parmi le Cr2O3, le MgO, I'AIo03, le TiO2, le SiO2 et le ZrO2. Un mélange particulier est constitué par 50 % de Cor,03 et 50 % de MgO. Un autre mélange particulier de céramiques présente, en mole, la composition suivante 48 % d'Al2O3, 35 % de TiO2, 15 % de Cor03, 2 % de SiO. On peut également utiliser un mélange comprenant des céramiques de ZrO2, Al,03, SiO2 et TiO2 ou des carbures et nitrures. Les conditions de projection du mélange de céramiques choisi sont les suivantes Torche du type F4 de SULZER-METCO, Puissance distribuée à la torche : 30 KW, Intensité: 600 A, Argon : 42 I/mn, Hydrogène :12 I/mn, Distance entre la torche et le rod : 110 mm Débit de poudre du mélange : 32 g/mn, Vitesse de rotation du rod : 500 tr/mn Vitesse de déplacement de la torche : 50 mm/seconde. Pendant la projection, la barre de couchage est maintenue à une température inférieure à 50"C grâce à un jet de CO2 par exemple. Le revêtement final obtenu selon l'invention présente une certaine rugosité de surface qu'il est nécessaire d'éliminer en grande partie pour ne pas altérer l'état de surface de la barre de couchage terminée. Un traitement est appliqué sur la barre de couchage revêtue de manière à obtenir une rugosité de surface inférieure à 1 ,um. Le traitement de surface peut être par exemple un polissage humide. Un autre traitement consiste à disposer la barre de couchage dans un rouleau en caoutchouc ou entre deux rouleaux en caoutchouc qui tournent sur la barre de couchage, I'ensemble barre de couchage-rouleau en caoutchouc étant plongé dans une barbotine chargée à 50 % en volume de CaC03, TiO2 ou autre grain mais dont le diamètre est inférieur à un nanomètre. REVENDICATIONS 1 Barre de couchage comprenant un substrat revêtu sur au moins la majeure partie de sa longueur par un revêtement comportant une céramique, caractérisée en ce que ledit revêtement est constitué par un mélange de céramiques, ledit revêtement présentant un angle de mouillabilité compris entre 30 et 900, et une porosité inférieure à 5 %, la taille des pores étant inférieure à 5 Mm. 2. Barre de couchage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mélange de céramiques comprend un constituant principal dont la teneur molaire est comprise entre 40 et 60 % par rapport à la teneur globale du mélange. 3. Barre de couchage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle de mouillabilité est compris entre 600 et 85 ". 4. Barre de couchage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement présente une rugosité de surface inférieure à 1 Mm. 5. Barre de couchage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les céramiques sont choisies parmi le Cri03, MgO, Al203, TiO2, SiO2 et le ZrO2. 6. Barre de couchage selon la revendication 5, caractérisée en ce que le mélange est constitué par 50 % en mole de Cr2O3 et MgO. 7. Barre de couchage selon la revendication 5, caractérisée en ce que le mélange présente une teneur molaire de 48 % d'Al2O3, 35 % de TiO2, 15 % de Cor,03, 2 % de Six2. 8. Barre de couchage selon la revendication 5, caractérisée en ce que le mélange est constitué par du ZrO2, Al203, SiO2 et TiO,.