CA1321165C - Rouleau conducteur pour le depot electrolytique en continu sur des feuillards metalliques ou autres feuillards electroconducteurs - Google Patents

Abstract

ABREGE

Rouleau conducteur rotatif, destiné à être immergé
partiellement dans un électrolyte dans une ligne d'électro-déposition sur feuillard en continu. Ce rouleau comporte à sa périphérie au moins une zone active médiane conductrice du courant électrique et au moins une zone d'extrémité à
chaque extrémité revêtue d'un matériau souple et destinée à assurer l'étanchéité vis-à-vis de l'électrolyte de la surface de contact entre le feuillard et la zone active conductrice. Au moins un anneau intermédiaire est intercalé
entre la zone active conductrice et la zone revêtue. Cet anneau est en un polymère dont le coefficient de dilatation, la souplesse ou les évolutions par gonflement à la suite d'absorption ou combinaison chimique avec l'électrolyte, ont des valeurs intermédiaires entre celles du matériau constituant la zone active conductrice et celles du matériau de la zone revêtue.

Description

Rouleau conducteur rotatif pour le dépôt électrolytique en continu sur des feuillards métalliques ou autres feuillards électroconducteurs La présente invention se situe dans le domaine du revêtement de surface de produits ou demi-produits métallurgiques en bande et vise notamment les revêtements appliqués sur des feuillards conducteurs de l'électricité par dépôt électrolytique, tels que tôles d'acier par exemple.
L'invention est notamment destinée à
l'industrie métallurgique et plus précisément aux appareils circulaires, inclus dans des lignes d'électrodéposition du type par exemple "électrozingage en continu", appelés rouleaux conducteurs, et connus par exemple par les documents US-P-3 483 113 publié le 9 décembre 1969 (notamment les figures 7, 8, 9), US-P-3 634 223 publié le 11 janvier 1972 ou EP-A 0089790 publié le 28 septembre 1983.
Ces rouleaux conducteurs, ~ui jouent un rôle de cathode, sont constitués le plus souvent d'au moins une virole cylindrique conductrice, généralement en acier inoxydable, montée sur un corps en acier au carbone plus large que la ou les zones actives de la ou des viroles et par le~uel passe le courant électrique. Ce corps en acier est recouvert d'une substance polymérique souple, à la fois elastique et isolante, de chaque côté de la ou des zones actives, cette substance jouant un rôle d'entraînement éventuel, d'étanchéité, d'isolation électri~ue et de protection du corps contre la corrosion. Ces rouleaux sont immergés partiellement dans un électrolyte dont la température est en général sensiblement supérieure à la température ambiante.
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Le feuillard s'enroule partiellement autour d'un rouleau conducteur, la face interne qui ne sera pas revêtue étant au contact d'une part de la zone active de la virole conductrice afin 5 d'établir le contact électrique, et d'autre part de .
la substance isolante élastique afin d'assurer l'étanchéité du dispositif de contact.
On comprend aisément que si l'on veut une -:
uniformité de dépôt sur le feuillard au cours de son .
10 passage dans l'électrolyte, la qualité et ~-l'uniformite du contact entre la virole et le ~ ~
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feuillard ainsi que la qualité et l'uniformit~ de l'étanchéité
lat~rale de même que l'uniformité des densités de courant sont essentielles~
Les perfectionnements faisant l'objet des brevets 05 américains pr~cités relatifs à ces rouleaux conducteurs pour électrodéposition sont le plus souvent orientés vers la qual~té et l'uniformité de ce contact électrique ainsi que vers la r~partition des densités de courant qui sont des facteurs tr~s importants. Pour l'étanch~lté, il est prévu généralement une couverture du co~ps des rouleaux conducteurs en caoutchouc, en néoprène ou en ~atiere :
analogue, ou en polyuréthane et l'on insiste également sur la nécessité d'utiliser des adhésifs convenables pour ces bandes d'étanché;té élastiques compte tenu du role essentiel qu'elles jouent également dans ce procédé. ~ ~
Des dispositions géométriques particulières aux ;--extrémités de la ou des viroles conductrices en "creux~, en "protubérance', en "dent de scie" ou en biseau sont parfois prévues -~
pour tenter d'augmenter la fiabilité de cette étanchéité (voir fig.4 de l'US-P-3634223 ou fig.2 de l'EP-A-0089790 déJà cités).
Par ailleurs, pour etre sûr de cumuler les fonctions de l'étanchéité et de l'isolation électrique, les anneaux d'étanchélté
sont parfois montés sur un bandage isolant dur (voir fig.7 du document US-p,-3 483 113).
Cependant, toutes ces dispositions ne permettent pas de garantir totalement la régularité du contact et de la diffusion du courant électrique entre le feuillard et la virole conductrice, ni l'étanché;té. En effet, dans toutes les dispositions précédentes, le ba,ndage élastique d'~tanchéité arrive directement (à l'exception d'un interface mince constitué par l'adhésif) au contact des faces latérales de la zone active de la virole conductrice. Ceci présente certains inconv~nients.
. Sous l'effet de la température et compte tenu du fait que les ~lsstom~res se dilatent beaucoup plus que l'acier, le bandage élastique voit son épaisseur (radiale) augmenter beaucoup plus -35 vite que celle de l'acier, ce qui tend ~ dét~riorer la qual-t~ et l'uniformité du contact physique et ~lectrique du feuillsrd 3ur la zone active de la virole conductrice malgr~ l'effort de traction exercé sur le feuillard~
. Sous l'effet du temps, le bandage élastique en élastom~re, du 05 fait de son immersion dans un électrolyte, ~oit également son épaisseur augmenter de par les ph~nom~nes d'absorbtion ~et de combinaison chimique svec l'~lectrolyte (phénombne bien connu dans la profession des élastomères), ce qui là encore contribue à
la .d~térioration de la qualité et de l'uniformit~ du cyntact ~0 physique et électrique entre le feuillard et la Yirole.
On comprend aisément que les détériorations de qualité et d'uniformité de contact sont surtout sensibles aux bords latéraux de la virole conductrice puisque l'élastomere ~qui se dilste et qui gonfle) arrive au ras de ces bords, et que le métal, comparati~e-ment, évolue tres peu : or c'est pr~cisément dans ces zones que .la diffusion du courant ~lectrique est la plus délicate, puisque la largeur du feuillard à revêtir est sup~rieure ~ celle de la virole - :
conductrice et qu'on recherche dans le feuillard une densité de ~- -courant d'électrodéposition la plu5 uniforme possible.
Ces tendances au décollement, meme infimes, sont tout de suite tres importantes du point de YUe de la variation de résistance électrique, donc du point de vue de l'uniformite du dépot et du rendement de l'installation. On pratique donc couramment des retouches de profil sur ces bandages élastiques, ce qui~impose des opérations d'arret et de démontage de l'instal-lation.
Par ailleurs, ces mouvement6 relatifs entre l'élasto~ere et le m~tal finissent par d~grader l'adhésion élastomere-métal et par laisser passer ainsi l'électrolyte qui s'infiltre alors entre les deux constituants, détériorant encore un peu plus l'uniformit~
de 1B diffusion du courant ~lectrique, mais aussi et surtout corrodant le corps du roulcsu conducteur.
Le but de la présente invention est de réduire I notablement ces inconv~nients tout en assurant les fonctions vitales d'~tanchéit~, d'isolation ~lectrique, de protecSion du .. - ,' ' .: ':
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: ' corps de rouleau contre la corr~sion et d'entraînement éventuel. ~.
L'invention a aussi pour but d'améliorer les revetements appliqués ~-sur les feuillards, ainsi que le rendement énergétique de .
l'installation, et de réduire les coûts d'entretien et la fréquence 05 des arrêts de l'installation. -Ce but est atteint en ce que, selon l'invention, au'moins un anneau intermédiaire est intercalé entre la zone active . .
conductrice constituée par la virole et la zone revetue de la :
substance glastique st isolante, cet anneau étant en un polymère .
dont le coefficient de dilatation, la souplesse ou les évolutions par gonflement a la suite d'absorbtion ou combinaison chimique avec l'électrolyte, ont des valeurs intermédiaire entre celles du .
matériau constituant la zone active conductrice et celles du matériau de ladite zone revêtue.
Ainsi, selon l'invention, le revêtement élastomère ou polymère souple ou d'étanchéité ainsi que son adhésif éventuel, ~
ne sont pas en contact direct av~c les bords latéraux de la ou ~ .
des .zones actives de la ou .des viroles conductrices, mais il :-est prévu d'intercaler entre l'élastomère ou le polymère souple 2û ou d'étanchéité et les bords latéraux de la ou des zones actives ~ .
de la ou des viroles conductrices un ou plusieurs polymères, qui seront appelés dans la suite de ce texte : "polymères intermé-diaires", mis sous la forme d'anneaux juxtaposés avec ou sans superposition partielle, dont les coefficients de dilatation, :
la souplesse ou les risques de gonflement par absorption ou par combinaison chimique avec l'électrolyte, ou deux ou trois de ces paramètres à la fois, sont intermédiaires entre ceux, -très faibles, de l'acier inoxydable (utilisé en général pour la vIrole) et ceux de l'élastomère ou du polymère souple ou d'étan- . : .
chéité.
ûn pourra par exemple choisir pour ce faire des polymères intermédiaires du type caoutchouc au soufre ~naturel ou nitrile) .
durci appelé couramment ebonite dans la profession, ou des resines .
epoxy, ou tout autre polymbre à système de ~réticulation :~
. 3û relativement fermé, résistant aux acides et ia faible coefficient de dilatation, la dureté élevée de ce ou cesi polymères intermédiaires : ;-....
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a'étant pas un handicap compte tenu de 3a g~om~trie particuliere du revêtement prévue dans l'invention.
Dans une réalisation particulière de l'invention, on prévoit dans le ou les polymères intermédiaires une armature en 05 fibres (qui peuvent être par exemple : métalliques, de verre, textiles, ou synthétiques) qui bloque radialement le ou les 'poly-mères intermédiaires et limite les variations radiales de dimen-sion de cette partie du revêtement en polymère interm~diaire, et qui peut jouer, dans le cas de fibres conductrices, un rôle éven- ~ -tuel avantageux de conduction dégressive de l'électricité à partir du bord de la zone active conductrice de la virole concern~e. -L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristi-ques seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annex~s illustrant à titre ;~
d'exemples non limitatifs plusieurs formes de réalisation du -revêtement isolant selon l'invention.
Les figures 1 et 2 sont des vues de côté et de dessus d'un rouleau de l'art antérieur, la figure 3 étant une vue en coupe transversale partielle III-III du rouleau de la figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe transversale partielle du rouleau conducteur, d'une virole conductrice et du revêtement isolant selon une première forme de réalisation. - -Les figures 5 à 7 sont des vùes similaires à figure 2 illustrant trois autres formes de réalisation du revetement isolant.
Les figures 8 et 9 sont des vues en coupe similaires aux précédentes mais illustrant des modes de r~alisation de rev8tement ~ -isolant comportant plusieurs polymères intermédiaires. ~`~
La figure 10 est une vue en coupe similaire 3 la figure 4, avec un polymère interm~diaire ~ armature de fibres. ;"
Les figures 11 à 14 sont des vues en coupe similaires aux préc~dentes dans lesquelles la virole conductrice comporte des --bords 3 profil dégressif, comme d~crit dans le document `US-A-3 634 223.
La figure 1 montre le rouleau rotatif 1 d'electrodéposi-. ~ '.'.'', : ~' .

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tion, immergé partiellement dans une électroiyte 5. La figure 2 met en évidence la zone active 3 de la virole conductrice, entourée de la zone 4 revetue d'une substance ~lastique et isolante. -- Ainsi que le montrent les figures 1 à 3, le feuillard 2 ;05 s'enroule partiellement autour du rouleau conducteur 1, la face que l'on ne veut pas reYêtir au cours de ce passage étant mise en contact avec la zone active 3 de la virole conductrice afin -d'établir le contact électrique, et étant mise en contact également avec la substance élastique et isolante 4 afin d'assurer l'étanché;té du dispositif de contact. `
Ainsi que le montre la figure 4, le revêtement élastique et isolant selon l'invention se compose de deux polymeres différents, quoique en contact latéral intime ou étanche l'un avec l'autre. Le polymère 41 remplit les fonctions d'étanchélté, d'élasticité, d'entraînement, et d'isolation ~lectrique alors que le polymère 42, appelé ici polymère intermédiaire, doit seulement remplir les fonctions d'étanchéité et d'isolation électrique. Ceci autorise donc le choix de polym~res plus durs, ~ structure réticulaire plus fermée et dont les caractéristiques de dilatation ou de gonflement sont beaucoup plus acceptables en regard de l'acier que ne le sont celles des types de polymères que l'on peut choisir comme polymère 41.
Ce polymere intermédiaire 42 doit être sdhérisé
parfaitement avec la face latérale diextrémité 3a de la zone active

3 de la virole conductrice et doit bien sûr être adhéris~
correctement avec le corps 1 et avec le polymère 41.
On a déjà défini ce qu'on peut choisir comme polymère intermédiaire 42 ; en ce qui concerne le polym~re 41, on peut choisir soit un polyuréthane, soit un Hypalon (de Du Pont de ;~ -3D Nemours), soit encore plus aYantageusement, le compound VARIOLASTIC ~ -~de la compagnie SW INDUSTRIES, sise 3 Southborough Technology Park, 333 Turnpike Road, SOUTHBOROUGH, MA 01772, USA).
On comprend aisément que grâce à ce polym~re ~ -intermédiaire les mow ements ou ~ariations de dimensions du polymère 41 affecteront beaucoup moins la qualité et l'uniformité
~o~rq~e d~ c.-...~erce .

~ 1321 165 du contact électrique du feuillard 2 sur la ~aee active de la ;
virole conductrice 3 et que l'étanchélté, donc là encore l'uniformité de la diffusion ~lectrique en extrémité de virole conductrice 3 ainsi que la protection du corps 1 contre la 05 corrosion se trouveront largement augmentées. Les essais réalisés en vraie grandeur ont prouvé l'efficacité de l'inventio~ par rapport aux solutions classiques, en améliorant très sensiblement le rendement général de l'installation ainsi que la qualité et l'uniformité du dépôt et en multipliant par un facteur supérieur à
trois le temps de travail du rouleau conducteur entre deux retouches du profil par rectification, donc en réduisant dans les mêmes proportions la fréquence des arrêts nécessaires.
On obtient déjà de bons résultats avec une largeur de polymère intermédiaire 42 supérieure 3 lOm~, l'optimum se situant, selon bien sûr les largeurs de feuillard à travailler, entre 10 et 40mm.
La figure 5 représente une autre disposition de l'invention selon laquelle le polymère 42 est ~galement utilis~ en sous-couche 42a du polymère 41 ce qui permet d'augmenter l'étanchéité de l'ensemble. ' ~ ~ ~
La figure 6 représente une géom~trie particulière des ~;
rev~tements polym~res 43 et 41 en ce que leur face de lisison est ~ :
inclinée afin de rendre encore plus progressif le passage d'une zone à l'autre en matière de dilatation ou de gonflement.
Dans la figure 7, comme dans la figure 5, le polymère intermédiaire 43, ici à liaison inclinée avec le polymere 41, sert également de sous-couche 43a.
Dans la figure 8, l'on voit deux polymères intermédiaires 42 et 44, choisis de telle facon que leurs caractéristiques physico-chimiques assurent une bonne progressivité entre les carac-téristiques de l'acier inoxydable utilisé pour 18 virole conductrice et celles du polymère elastique et isolant 41.
Dans une variante de l'invention, ces polymbres 42 et 44, pàr nature relativement isolants, sont dopés en éléments ~;
conducteurs, tels que des particules conductrices du type poudre ou .. ,.. , ~:
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fibres métalliques ou de carbone afin d'assurer la progres~ivité de la diffusion du courant électrique dans le feuillard à partir du bord 3a de la virole conductrice, ce qui évite de recourir à des usinages très délicats des bords de viroles conductrices et ce qui 05 permet d'être parfaitement maître de la diffusion du courant électrique. Dans certains cas le polym~re souple ou d'étanchélté
pourra lui-même être dopé partiellement en éléments conducteurs de l'~lectricité.
Dans la figure g, le deuxième polymère intermédia~e 45 sert de sous-couche partielle 45a au polymère 41.
La figure 10 représente un polymère intermédiaire 42 du type de celui représenté en figure 2 mais comportant une armature 7 de fibres naturelles ou synthétiques.
Dans une réalisation de l'invention, on a choisi des fibres isolantes, mais dans une autre réalisation de l'invention, on a choisi des fibres conductrices de l'électricité afin de créer une certaine conductivité électrique dans cette zone pour mieux maîtriser la diffusion électrique dans le feuillard.
Cette armature joue alors le rôle très intéressant d'un bridage mécanique d'une part, ce qui limite les variations radiales dimensionnelles et le r~le non moins int~ressant, si elle est conductrice, de vecteur de diffusion électrique progressive d'autre part.
Le polymère intermédiaire armé peut également servir de sous-couche et faire l'objet des variantes des figures 5 à 7.
Selon une variante de l'invention, tout ou partie d'un anneau intermédiaire vient se loger sous une aile de bord de la zone active conductrice.
Dans la figure 11, la virole conductrice 3 comporte un bord 3b à profil progressif comme décrit dans le document US-P-3 634 223, et le polymère intermédiaire 42 vient garnir taute la partie "~vid~e" de cette extrémité de virole. L'intérêt de ce polymbre intermé~iaire 4Z plus dur, plus inerte que le polymère 41 est encore plus évident ici car dans les solutions classiques, le moindre gonflement de l'~lastomère fait soulever cette aile de .. . .

bord détériorant im~7~diatement la qualité du contact éle~trique feuillard sur la virole conductrice.
L'invention ici décrite permet de garantir la rectitude de la totalité de la génératrice extérieure de la surface active de 05 la virole conductrice 3 en réalisant grâce au polymère intermédiaire 42 un véritable blocage de l'aile d'extrémit~ de la virole conductrice.
Des variantes de l'invention apparaissent dans les figures 12 à 15 avec sous-couche pour le polymère 41 ettou contact incliné donc progressif entre les polymères 42 et 41.
Comme il va de soi, la présen*e invention ne se limite pas aux seuls exemples de réalisation montrés ci-avant à titre d'exemples non limitatifs, mais en embrasse, au contrairP, toutes les formes de réalisation mettant en oeuvre des moyens similaires ou équivalents.
C'est ainsi que, par exemple, n'importe quelles largeurs peuvent être conférées aux zones remplies par les polymères intermédiaires du moment que le contact du feuillard sur le polymère 41 reste suffisant pour assurer les fonctions d'étanchéité, d'isolation, d'élasticité et d'entra~nement éventuel par adhérence. De même le nombre de polym~res intermédiaires n'est pas limitatif.
Par ailleurs, les diff~rentes formes de réalisation montrées ci-avant peuvent être combinées ensemble sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention.
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Enfin, cette invention s'applique particulièrement bien à
l'industrie d'électrozingage en continu, mais il est ~vident ;
qu'elle peut être appliquée partout où l'on souhaite effectuer un revêtement en continu par électrodéposition. ~; ~
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Claims (11)

1. Rouleau conducteur rotatif, destiné à être immergé partiellement dans un électrolyte dans une ligne d'électrodéposition sur feuillard en continu, du type comportant à sa périphérie au moins une zone active médiane conductrice du courant électrique et au moins une zone d'extrémité revêtue d'un matériau souple et destinée à assurer l'étanchéité vis-à-vis de l'électrolyte de la surface de contact entre le feuillard et la zone active conductrice, rouleau caractérisé en ce qu'au moins un anneau intermédiaire est intercalé entre ladite zone active conductrice et ladite zone revêtue, cet anneau étant en un polymère dont le coefficient de dilatation, la souplesse ou les évolutions par gonflement à la suite d'absorption ou combinaison chimique avec l'électrolyte, ont des valeurs intermédiares entre celles du matériau constituant la zone active conductrice et celles du matériau de ladite zone revêtue.

2. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère utilisé pour constituer l'anneau intermédiaire est arme avec des fibres naturelles ou synthétiques à caractère isolant.

3. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère utilisé pour constituer l'anneau intermédiaire est armé avec des fibres naturelles ou synthétiques à caractère conducteur de l'électricité.

4. Rouleau selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le polymère utilisé pour constituer l'anneau intermédiaire est dopé en éléments conducteurs.

5. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau souple de la zone revêtue est dopé partiellement en éléments conducteurs.

6. Rouleau selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire forme une sous-couche pour le matériau de la zone revêtue.

7. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire vient se loger au moins partiellement sous une aile de bord de la zone active conductrice.

8. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau intermédiaire comporte une surface de liaison inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rouleau conducteur.

9. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux anneaux intermédiaires juxtaposés en polymères de propriétés physico-chimiques différentes, les caractéristiques de dilatation ou de souplesse ou de gonflement par absorption ou combinaison chimique avec l'électrolyte de ces différents polymères ayant des valeurs progressives anneau par anneau pour passer de celles de la zone active conductrice à celle de la zone revêtue.

10. Rouleau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau souple de la zone d'extrémité est revêtu par un adhésif.

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