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"Séchage d'encres fixées à l'état humide"
La présente invention est relative au séchage d'encres à fixage par l'humidité et, plus particulièrement à un système d'humidification sous pression pour le séohage d'encres d'impres- sion à fixage par l'humidité.
Un but de l'invention est d'offrir un procédé et un appa- reil perfectionnés pour augmenter la vitesse de .'séchage d'encres à fixage par l'humidité.
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Un. autre but est d'offrir de nouveaux procédés et appa- reils perfectionnés pour sécher convenablement d'épaisses pelli- oules d'encre aveo une augmentation de la capacité de production.
Encore un autre but est d'offrir un système de séchage d'encre perfectionné et plus satisfaisant destiné à être utili- sées sur une presse à grande vitesse travaillant sur un nappe de matière en mouvement continu.
Un autre but est d'offrir une presse rotative pour l'éta- blissement de cartes, perfectionnée et plus efficace, destinée à imprimer et à découper à dimension des formulaires d'enregistre- ment unitaires; tels que ceux utilisés dans les machines de bureau et des machines de traitement de données*
D'autres détails et particularités de l'invention ressor- tiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en élévation frontale schématique d'une partie d'une presse rotative pour la fabrication de cartes, y compris une station d'impression et une station d'humidification sous pression pour le séchage de l'encre suivant l'invention.
La figure 3 est une vue schématique de la station d'impres- sion et une vue marginale partielle d'une partie fraîchement impri- mée de la nappe.
La figure 3 est une vue schématique de la station de sécha- ge d'encre et une -vue marginale partielle de la nappe après la sor- tie de cette station*
La machine rotative pour la fabrication de cartes dont une - partie est représentée à la figure 1 a été décrite plus complète- ment dans un brevet aux Etats-Unis d'Amérique N 2.181.935 du 5 décembre 1939. La maohine travaille sur une nappe continue de ma- tière de carte fibreuse afin d'y enregistrer des formulaires d'en- registrement, la nappe étant ultérieurement découpée en longueurs de carte unitaires, portant chacune un formulaire imprimé. Le formulaire d'enregistrement unitaire fabriqué de la sorte est la
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carte tabulatrice ou perforée qui est courante dans les machines de bureau et de traitement de données.
L'on n'a représenté de la machine rotaive à fabriquer des cartes que la partie esssentielle pour la compréhension de 1' invention*
Une nappe 11 de matière de oarte fibreuse découpée prés lablement à la largeur désirée se déroule d'un rouleau d'alimenta- ! tion non représenté, Après avoir passé entre des rouleaux d'alimen- tation ou fous 13, 13', la nappe 11 circule verticalement vers le haut entre des rouleaux d'impression 15, 15' faisant partie de la station d'impression 17.
La nappe 11 est imprimée en ce point sur les deux faces, étant donné que la station d'impression 17 comprend un jeu symétrique de rouleaux de part et d'autre, lea rouleaux d'un coté étant identifiés par la référence suivie du signe ' du rouleau correspondant de l'eut coté. En quittent la station d'impression, la nappe 11 continue son trajet vers le haut entre des rouleaux d'humidification sous pression 19, 19' qui font partie..de la station de séchage d'encre 21 suivant l'invention.
La nappe 11 avec l'encre pratiquement sèche sur les deux faxces passe alors entre des rouleaux découpeurs 23, 23' dans une station de découpage 25 Les rouleaux 23, 23' contiennent des couteaux associés 27, 27' qui engagent la nappe 11 entre les longueurs de carte, afin de déoouper cette nappe en longueurs unitaires et de former les cartes 29. Les cartes individuelles passent vers le haut entre des rouleaux cannelés non représentés et sont pincées sur la périphérie d' le roue de support rotative 31 destinée à transporter les cart de l'autre coté avant d'être libérées pour l'empilage en une pile terminée.
Le type d'impression exécuté dans la station d'impression 17, qu'il s'agisse d'une impression typographique ou offset, y compris l'offset à sec, est sans imortance pour l'invention. L'on a représenté dans le présent cas une impression offset qui est exécutée par exemple à l'aide d'une paire de rouleaux d'encrage 33 qui appliquent de l'encre à un rouleau offset 34, ce rouleau
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venant à son tour en oontaot avec le rouleau d'impression 15 destiné; . à transférer l'impression sur la nappe 11. En général, l'on peut dire' que l'on utilise une encre appropriée à fixation par . voie humide. En quittant la station d'impression 17, l'enore sur la nappe imprimée est à l'état humide.
La station de séchage d'encre 21 comprend, en plus du rouleau de pression 19 déjà mentionné (un seul côté sera décrite un rouleau d'humidification 35, un rouleau doseur 37 et un applicateur pulvérisateur 39 Le rouleau d'humifiatih 35 est recouvert d'une matière molle retenant l'humidité 41, telle que du moleton, du caoutchouc mou, un -manchon tricoté, ou une matière analogue L'humidité est amenée depuis un réser- voir d'alimentation non représenté ;
ar un tuyau 43 jusqu'à un. applicateur pulvérisateur 39 dont le oourant vient frapper direc- tement le recouvrement retenant l'humidité 41/dans l'intervalle de passage. Le rouleau doseur 37 possède une surface fortement hydrophile et il est monté de faco à pouvoir être ajusté aveo ! un mouvement de va..et-vient par rapport au centre du rouleau d'humidification 35, afin de régler la quantité d'humidité retenue par le recouvrement 41. La surface du rouleau de pression 19 est en oontaot aveo le recouvrement 41 du rouleau d'humidification , et elle est revêtue d'une mince pellicule d'humidité en prove- nant.
La surface du rouleau 19 est hydrophile, afin que la pel- licule d'humidité qui s'y trouve soit répartie uniformément sur l'entièreté de sa surface, sans formation de goutelttes
L'effet du passage de la nappe imprimée 11 entre les rouleaux de pression humidifiés 19, 19 peut être observé en comparant les figures 2 et 3 où l'on a illustré une seotion transversale typique de l'épaisseur de la carte. A une échelle microscopique, la surface de la nappe 11 peut être comparée
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une série de monts et de vallées.
En quittant la station d'impression 17, après avoir passé entre les rouleaux d'im- pressin 15,15 de l'encre 43 à l'état humide est dépos6o sur lots surfaces de la matière première des cartes 8111'/ ou. su voisinage des sommets des fibres* En quittant la station de séchage d'envre 21, après le passage entre les rouleaux de pression 19, 19' l'on peut se rendre compte que l'encre est pressée et répartie dans les vides entre les fibres par la pression de pincage élevée des rouleaux s'engageant mutuelle- ment. Ainsi, il y a à présent une plus faible tendance de la part de 1'encre à s'étaler et à, se décoller, c'ext-à-dire à se tranfûrer sur une surface adjacente, par exemple lorsqu'on empile les oartes.
De plus, il y a un transfert d'humidité vers l'encre depuis une pertie de la pellicule d'humidité sur les rouleaux de pression 19, 19' et le séchage de 1'encre à fixation par l'humidité est amorcé par ce transfert d'humidité*
Etant donné que les rouleaux de pression ont une surface uni- formément hydrophile, cette surface humidifiée constitue un barrage assurant une libération rapide de l'encre à partir du rouleau de pression à la sortie de l'intervalle de pinçage.
Le fonctionnement du système d'humidification sous pression pour le séchage d'encre à fixation par l'humidité est une combinaison de ces trois effets ; pression de pinçage élevée, transfert d'humidité et libération de l'encre.
La solution d'humidification est normalement aqueuse étant donné que la plupart des encres à fixation par l'hu- midité sont séchées par de l'eau. La solution d'humidification peut contenir d'autres ingrédients suivant le type de rou- leaux de pression utilisé et l'encre à fixation par l'humi- dité particulière.
D'une façon typique, la solution d'humidi- fication a un caractère légèrement acétique afin de conti- nuellement réattaquer ou renouveler les rouleaux de pression.,
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Etant donné que la plupart des encres d'impression comere- oialea à fixation par l'humidité contienntn des composante alcalins, ces dernière avec une solution neutre tendraient à rendre les surfaces des rouleaux moins hydrophiles.
a titre d'exemple, l'on supposera que les rouleaux de pression sont soit des rouleaux de magnésium, soit des rouleaux d'acier re- couverts de chromo. L'encre d'impression est du type à fixation par l'humidité avec des composants alcalins, par exemple l'encre noire disponible commercialement* Une solution d'hu midifcation ayant un pH d'environ 5,3 a les constituants su- vants :
5,7 litres d'eau distillée
1.9 litre de méthanol
85 grammes d'acide phosphorique sous forme diluée
56,5 grammes de gomme arabique
Le méthanol réduit l'effet de tension superficielle et sert également d'agent de mouillage, comme la gamme arabi que L'acide phosphorique dilué sert à contrôler le pH
Dans le cas où un rouleau de pression pré-attqué est utilisé, tel qu'un rouleau de magnésium pré-attaqué, la solution d'humidification peut être neutre.
La composition suivante est un exemple d'une solution d'humidification neutre : eau distillée et une solution de 1% d'éther glyoolique vendue sous la non de " Turgitol N.P.X L'on peut ajouter xvateuel- lement à oette composition un agent Anti-mouvssntCette so lution d'humidification particulière est utilisée par exemple avec une encre de teintage lorsque de meilleure résultats sont obtenus aveo l'éther glyclique à cause de la présence d'un ingrédient dans l'encre qui l'amène à couler (c'est-à-dire à s'étaler) lorsque la valeur du pH est trop faible.
L'on peut se rendre compte que les ingrédients de la solution d'hu-' nidification peuvent être modifiés suivent le problème et les
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conditions particulières rencontrées.
Les avantages de l'invention seront mieux apréciés en la comparant avec le procédé actuel utilisé couramment con- sistenat à préciptiter les encres à fixation par l'humidité en projetant de la vapeur saturée à travers des ajutages ou ori- fices dans la direction de la nappe imprimée. Avec ce prooé- dé, la condensation de la vapeur sur la surface de la nappe fournit de l'eau pour amorcer le processus de séchage par pré- ciptiation Le présent système d'humidification sous pres- sion pour le séchage d'encres à. fixation par 1,'humidité offre un meilleur contact de l'humidité avec l'encre fraîchement imprimée.
Ceci provient du fait que l'humidité est fournie sous une pression de rouleau qui contribue à améliorer la pé nétration de l'humidité dans la pellue (l'encre et une vi tesse d'absorption accrue du solvant de l'encre dans les fibres du papier. Lorsque de la vapeur sature estutilsée, la quantité d'humidité effectivement disponible pour la précipi- tation de l'encre est cotirôles par la quantité de vapeur qui peut être condensée sur la surface de la pellicule d'en- cre. La vitesse de condensation se réduit constamment lors- que des quantités supplémentaires de vapeur sont ajoutées), à cause d'une augmentation correspondante du point de rosée de la pellicule d'encre.
Le contact amélioré de l'humidité offert par un systèe d'humidification sous pression est parti- culièrement effica pour le séchage de pelliculd'encror épaisses. Avec de la vapeur saturée, une pellicule superfi- oielle d'encre précipitée à l'origine forme un barrage qui tend à empêcher une nouvelle pénétration de l'humidité dane les épaisseurs sous-jacentes de la pellicule d'encre. ces quantités importantes du véhicule de l'encre subsisteront donc dans l'encre.
La précipitation étant un processus réver- sible, ces quantités de véhicule?peuvent redissode la oou-
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che superficielle séchée de l'encre, de telle sorte que 1'an cre soit à nouveau à l'état humide et capable d'un,transfert, par exemple par décollage et par des traces de taches. Avec un séchage par humidification sous pression, l'on applique directement une quantité suffisante d'humidité aux pellicules d'encre épaisse pour p rovoquer leur séchage.
Un autre avantage de l'invention est son indépendance vis-à-vis des effets de couches limites. Etant donné que l'humidité est transférée sous forme liquide, le système d'hu- midification sous pressicn n'est pas gêné par des effets de couches limites le long de la surface d'une nappe se dépla- çant rapidement. Lorsque l'on utilise de la vapeur saturée, l'accès de la vapeur à la nappe proprement dite est limité par la couche limite d'air qui est établie à des vitessegéle- vées de la nappe. L'humidification par rouleaux sous pression agit Indépendamment des effets de coucha limite le long de la nappe.
Ainsi, la vitesse de séchage de pellicules d'encres à fixation par l'humidité sur une nappe dans une presse d'impres- sion à grande vitesse est accrue et ceci est particulièrement avantageux avec des pellicules d'enore plus épaisses.
En résumé, l'on peut dire que l'invention augmente la vitesse de séchage des encres à fixation par l'humidité grâce à. l'application d'une pression de rouleaux élevée direc- tement sur la pellicule d'enore. Le transfert et l'accumula- tion de l'encre sur les rouleaux de pression sont efficace- ment empêchés en établissant un revêtement protecteur de flui- de d'humidification sur la surface des rouleaux de pression.
La surface de ces rouleaux de pression peut être main- tenue hydrophile par une réattaque continue des rouleaux de pres- sion par des techniques spéciales, à un degré permettant l'appli- cation d'une couche d'humidité uniforme sans formation de gouttelettes. L'humidité peut être fournie à ces rouleaux de
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pression grâce à une unité d'humidification conçue de façon à premtte la commande et le réglage de la vitesse d'écoulement du fluide d'humidification afin de satisfaire les exigences particulières de la pellicule d'encre à sécher. La valeur de pH du fluide d'humidification peut être commandée pour effeo- tuer une réattaque continue des rouleaux de pression.
Le sé chage de pellioules à la fois minces et épaisses de la plupart des encres d'impression commerciales est possible, en utili- sent le présent procédé et le présent appareil, à des vitesses atteignant jusqu'à 300 mètres par minute.
D'autres façon d'humidifier les rouleaux de pres- sion 19, 19' peuvent être utilisées' .Par exemple, de l'humidi- té/peut être appliquée par une mèche repoussée contre le rou- leau de pression par une lam de ressort. Un système d'humidi- fioation du genre lithographique peut être utilisé, avec un rouleau distributeur tournanb dans une solution d'hujmidfica- tion, un rouleau de transport recouvert de moleton, un rouleau vibreur dur et un rouleau recouvert de moleton en contact avec le rouleau de pression. Une troisième variante consiste à uti- liser une oourroie sans fin circulant en contact avec le rou- leau de pression et autour d'un rouleau distributeur.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci- avant et que bien des modifications peuvent y être apportées, sans sortir du cadre du présent brevet.