Brevet FR2245423A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne un procédé de mise en peintare ,ou de vernissage,(on utilisera uniquement "peinture" et "mise on peinture" dans la suite du texte ) de pièces de révolu- tion 9 parois minces électriquement conductrices, dans lequel le feuil de peinture est séché par chauffage par induction, ou cuit au four. Lors de la mise en peinture en série de véhicules automobi- les ou d'emballages en fer blanc, le séchage et la cuisson du feuil de peinture, après que celui-ci a été appliqué, par exemple au pistolet avec des peintures contenant des solvants, sur les surfaces k peindre, sont réalisés le plus souvent dans de grands fours de séchage en continu ou dans des installations de séchage par air chaud ;pour ces opérations, des températures d1environ 120 k 240 C et des durées de séchage pouvant aller jusqu'à 12 minutes sont nécessaires. es vapeurs de solvant qui se dégagent doivent être récupérées dou brûlées. En vue de réduire les dépenses nécessitées par le séchage et de diminuer la taille des installations,en a lis an point des peintures séchant plus rapidement mais de prix de revient plus élevé. L'apport de la chaleur nécessaire i la vaporisation du solvant et à la cuisson, obtenu par circulation d'air, risque de provoquer une réaction chimique de la couche extérieure de peintu- re qui acquiert alors une consistance "cornée" et rend ainsi plus difficile une nouvelle diffusion du solvant, si bien que des bul- les se ferment dans la couche de peinture. Si la quantité de chaleur nécessaire k la cuisson ou au sé- chage est transmise de l'intérieur, k travers la tôle, au feuil de peinture, ce qui est - par exemple - réalisable par chauffage par induction, on arrive k des durées de séchage très courtes0 Mais l'utilisation du chauffage par induction pour la mise en peinture restait jusqu'à présent limitée k des objets de petites dimensions ou de forme quasiment plane, par exemple des enjo liveurs de roue pour véhicules automobiles. De plus, les règles de sécurité rigoureuses qui imposent une protection parfaite des installations électriques vis-à-vis des vapeurs de solvants, s'opposaient k une utilisation de ce procédé sur une plus grande échel- le. De plus, on ne pouvait éviter, lors du chauffage de pièces creuses à parois minces, l'apparition de phénomènes d'accumulation de chaleur qui échauffaient exagérément et détruisaient le feuil de peinture. Ces phénomènes étaient dus i la déformation de la tSle par les tensions libérées par l'échauffement, qui modifiaient la forme prévue.Ceci modifiait la distance, soigneusement détermi- née, entre la bobine d'induction et cette tôle et des surchauffes nuisibles pouvaient se produire dans la région des distances mini- males. Il était certes possible d'augmenter la distance aux bobines d'induction et de réduire ainsi l'influence des variations de forme,mais ceci fait tomber le rendement et rend le procédé coû- teux, étant donné le prix généralement élevé de 1' énergie dlec- trique. L'utilisation de peintures à diluer dans l'eau, c'est-àdire de mélanges dispersibles ou solubles dans l'eau au lieu de peintures contenant des solvants organiques, est particulièrement intéressante en ce qui concerne le séchage, par chauffage par induction de feuils de peintures appliqués sur des emballages volu- nineux en fer blanc ,car on peut renoncer, dans ce cas,aux appa reils et aux mesures de sécurité que nécessite l'élimination des solvants organiques. Si ces peintures à l'eau sont appliquées sur des tôles d'acier minces et planes sous forme de couches ayant les épais- seurs habituelles de 25)1 k 35 Z et chauffées par indtion k la température de réaction de la peinture, on obtient au bout de seulement 10 k 20 secondes de séchage des couches de peinture sèches au toucher avec un brillant et une résistance k la corrosion très satisfaisants. Les essais en vue de sécher de la même manière les feuils de peinture k l'eau sur des pièces de révolution volumineuses b parois minces, comme - par exemple - des emballages en fer blanc, n'ont eu, cependant, aucun succès car les variations de forme prd- citées provoquaient des détériorations ou même des destructions de la peinture. On a, certes, pu obtenir de meilleurs résultats en chauf- fant graduellement les subjectiles étudiés car, même avec de courtes pauses intermédiaires, la chaleur peut se répartir uniformé- ment dans la tôle; cependant, les durées globales de séchage étaient encore trop longues avec ce mode opératoire. La présente invention vise par conséquent un procédé qui, en utilisant le chauffage par induction, permette le séchage de peintures k l'eau sur des pièces de révolution électriquement conductrices, k parois minces - telles que des emballages on fer blanc - sans détérioration de la peinture, avec des durées gleba- les de séchage les plus courtes possible, et qui permette d'obtenir des couches de peinture dotées de caractéristiques très satisfaisantes, en particulier dune grande résistance k la corrosion d'une surface régulière et d'un brillant élevé. Cet objectif peut être atteint, de façon étonnante, en faisant tourner autour de son axe longitudinal la pièce de révelution, recouverte d'un feuil de peinture k l'eau, dans le champ électromagnétique d'au moins une bobine d'induction et en les chauffant, par la chaleur dégagée par induction, au moins k la température nécessaire au séchage et au durcissement. La présente invention a , par conséquent, pour objet un procédé de mise on peinture de pièces de révclution k parois min- ces, électriquement conductrices, dans lequel on applique une peinture A base de résine synthétique sur la surface de la pièce de révolution et on sèche le feuil de peinture par chauffage par induction, au Moyen d'au moins une bobine d'induction placée k faible distance de la pièce de révolution, procédé caractérisé par le fait que la pièce de révolution est recouverte d'une couche d'une peinture k l'veau à base de résine synthétique et tourne autour de son axe longitudinal dans le champ électromagnétique d'au moins 'me bobine d'induction, la couche de peinture étant chauffée au moins à la température nécessaire à son séchage et son durcissement. Dans des modes d'exécution avantageux du procédé selon l'in- vention, lat OU les, bobines d'induction sent disposées de telle manière que le champ électromagnétique produit agisse de façon soit symétrique ,soit asymétrique, par rapport b son axe, sur le corps de révolution. Dans une variante de réalisation particulièrement avantageuse du procédé selon l'invention, on fait tourner la pièce de rdvo- lution autour de son axe à une vitesse circonférentielle d'environ 40 à 150 m/mn. Les figures 1 k 8 donnent quelques exemples de formes et de dispositions pessibles de la ou des bobines d'induction par rapport k des pièces de révolution tournant autour de leur axe longitudinal. Par exemple, les figures 1 et 2 représentent on coupe longitudina- le et en coupe transversale ( suivant la ligne AB) une bobine d'in- duction 1 on forme de capot, la pièce de révolution ,placée sur un plateau 3 animé d'un mouvement de rotation tournant autour de son axe longitudinal dans un champ électromagnétique agissant sy- métriquement par rapport d cet axe. Une autre forme et une autre disposition possibles de la bobine d'induction soit représentées sur les figures 3 et 4. Sur ces figures, la bobine d'induction 1 présente, k titre d'exemple, la forme d'un étrier en forme d'épingle k cheveux replié d'un cô- té, qui est placé k proximité de la pièce 2 de révolution, le champ électromagnétique n'agissant que sur une partie de la pince de révolution k chauffer. Les figures 5 et 6 représentent, en coupe longitudinale et vu de dessus, un exemple de réalisation permettant d'utiliser les installations de grande puissance avec un meilleur rendement et seulement de t27BS faibles pertes par dispersion dans lequel un champ de force, qui est produit - par exemple - par une bobine d'induction 1 constituée par un étrier en forme d'épingle k che- veux replié des deux côtés, qui agit on maie temps sur deux piè- ces de révolution 2 et 2a qui tournent chacune autoar de leur axe longitudinal. D'autre part, il est aussi possible, comme l'indiquent par exemple les figures 7 et 8 qui sont des vues en coupe respectivement longitudinale et transversale, de produire deux ou plusieurs champs électromagnétiques à l'aide de bobines d'induction 1 et la ayant une disposition et une forme - par exemple celle d'un étrier replié - appropriée, et de les faire agir sur une pièce 2 de révo- lution, lorsque cette pièce de révolution est de très grandes di- mensions ou a des parois partioulièrement épaisses, ou que les installations fournissant l'énergie sont de faible puissance ou encore que des durées de séchage particulièrement courtes doivent être obtenues par une concentration d'énergie particulièrement grande.Comme on le voit d'après ces exemples, les bobines d'induc- tion utilisées pour la production des champs électromagnétiques peuvent avoir des formes très variées. Leur forme est en général adaptée k celle de la pièce de révolution k peindre. Par ailleurs, les bobines d'induction en forme de boucle sont particulièrement économiques. La distance entre la bobine d'induction et la pièce de révo- lition est toujours choisie de telle manière qu'elles ne puissent entrer en contact au cours de la rotation, et est en général com- prise entre 2 et 20 mm, de préférence entre 2 et 10 mm. Parmi les pièces de révolution qu'en peut peindre par le precédé selon l'invention, on peut citer : les pièces cylindriques, k peu près cylindriques, tronconiques, ainsi que les pièces de révolution des types précités comportant des plats, par consé- quent des pièces de révolution ayant une section droite sensiblement quadrangulaire, hexagonale, octogonale ou, plus généralement polygonale. Toutefois, avec les corps de révolution comportant des plats , la ou les bobines d'induction doivent être mises en place en fonction de la forme de leur surface latérale, c'est-à- dire maintenues à une distance à peu près constante de la surface peinte à sécher. Le procédé selon l'invention convient en particulier pour la mise en peinture des emballages en fer blanc comme, par exemple les fûts, les fats étanches k bords cerclés et les bottes ainsi que d'autres récipients, tubes et bottiers métalliques, k parois minces, ayant une forme de révolution0 Les pièces de révolution b parois minces en matériaux ferreux, tels que les les de fer, d'acier ou le fer blanc conviennent de préférence pour le procédé selon l'invention.Cependant, lorsqu'on utilise des champs de force de fréquence relativement élevée, on peut aussi traiter avec succès des pièces de révolution en acier austénitique ainsi qu'en métaux non ferreux comme, par exemple, l'aluminium, par le procédé selon l'invention. On entend dans le cas présent, d'une manière générale, par pièces de révolution k parois minces, ceux dont les parois en tSle ont des épaisseurs comprises entre environ 0,2 et 2 mm. Si l'on fait varier la vitesse de rotation, on peut régler de façon optimale le déroulement du séchage. Les vitesses de rotation qu'on peut choisir pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont comprises, en général, entre 10 et 100 t/mn,de préférence voisines de 60 t/mm, la vitesse périphérique étant comprise entre environ 40 et 150 m/mn, de préférence entre environ 80 et 100 m/mn. Pour le procédé selon l'invention, on peut envisager l'uti- lisation de fréquences du courant de chauffage par induction com- prises entre environ 1000 et 30 000 Hz de préférence entre 2000 et 10 000 Hi. La puissance des installations peut varier, en même temps, dans un intervalle étendu, par exemple entre 10 et 500 kW. Un autre avantage du procédé selon l'invention, outre le fait que la distance bobine d'induction-surface du corps de révolution peut titre maintenue très petite, en général inférieure k 10 mm, réside dans le trés faible niveau des pertes par dispersion. On peut citer, parmi les peintures utilisables pour l'exécu- fion du procédé selon l'invention, toutes les peintures b l'eau k base de résines artificielies comme, par exemple, les peintures à l'eau pigmentées et non pigmentées ainsi que celles contenant les additifs courants dans la technique des peintures k base de rési- nes polyesters, résines alkydes, résines vinyliques, résines acryli- ques, résines époxydes, résines mélamines, résines urée et réaines pelyuréthane, ainsi que de leurs mélanges, qui peuvent être présen- tes aussi bien sous forme de solution que sous forme de dispersion. lies températures nécessaires pour le séchage ou la cuisson au four par le procédé selon l'invention, qui sont obtenues par chauffage par induction, sont réglées en fonction de la vitesse de séchage et de la réactivité de la peinture utilisée. Tant qu'il s'agit d'une peinture séchant par voie physique il suffit, d'après le procédé selon l'invention, d'éliminer le diluxant aqueux; pour cela, un intervalle de températures comprit entre environ 80 et 1200C est en général suffisant. En revanche, lorsqu'on utilise des peintures thermodurcissables, un chauffage au-deld de 1200C, par exemple entre 150 et 250 C, est indiqué. L'application d'une peinture, ou d'un vernis, transparent ou pigmenté, sur des pièces de révolution k traiter par le procédé selon l'invention peut être exécutée par les procédés courants d'application des peintures k l'eau, par exemple par immersion, au rouleau, à la brosse, par arrosage par dépôt électrochimique (anodique ou cathodique)ainsi que, de préférence, par pulvérisation au pistolet de la peinture dont la viscosité a été réglée à la valeur nécessaire pour le traitement. Le procédé selon l'invention donne la possibilité de mettre en peinture des pièces de révolution sur leur face intérieure ou extérieure, ainsi que sur leurs deux faces, en une seule opération. Le procédé selon l'invention est caractérisé non seulement par son absence de pollution de l'environnement, mas aussi par une économie appréciable de temps et de place. C'est ainsi qu'il est possible de réduire les durées de séchage de peintures à l'eau, qui sont comprises par exemple entre 3 et 12 minutes lorsqu'on utilise les procédés classiques, k des valeurs comprises entre 10 et 15 se- condes avec le procédé selon l'invention. Grâce à ces avantages, le procédé selon l'invention con- vient très bien pour la production en grande série, quasiment en continu, (tapis roulant, chaîne de production Les figures 1 k 8 représentent schématiquement des exem- ples de modes d'exécution possibles du procédé selon l'invention, sans limiter ses variantes de mise en oeuvre possibles. Les parties et pourcentages indiqués dsns les exemples non limitatifs ci-après sont, sauf indication contraire, en poids. EXEMPLE 1 :- On applique au pistolet sur un récipient à col large de 40 1 de capacité, en tCle mince de 0,5 mm d'épaisseur, pesant 3,0 kg, un feuil de peinture de 60p d'épaisseur Ce feuil est constitué par environ 40% d'une résine sîkyde du commerce, 3% de bleu de phtalocyanine, 7% d'une résine mélamine du commerce, 10% de butyldiéthylène-glycol et 40% d'eau. Ce récipient est placé sur un plateau tournant k 60 tr/mn, avec son ouverture tournée vers le bas. On met en place, à une distance de 8 mm du cercle circonscrit k ce récipient k large col, une bobine d'induction repliée, en forme d'épingle à cheveux, surplombant, jusqu'en son milieu environ, le fond dudit récipient ( voir figures 3 et 4). Cette bobine d'induction est refroidie par eau. Elle est raccordée à un alternateur k moyenne fréquence, qui débite 30 kW à la fréquence de 10 000 Hz. Le champ électromagnétique créé autour de la bobine d'induction agit sur un secteur de 600 environ du récipient. Lorsqu'on l'alimente avec toute la puissance - 30 kV - de l'alternateur, la tEle est portée à 160 C en 5 secondes, ce qui vaporise l'eau contenue dans le feuil de peinture encore liquide. La réaction chimi- que de la peinture est, au bout de 7 autres secondes, si complète que le récipient, sec au toucher, peut titre enlevé. Le fenil de peinture continue encore à durcir, son pais- seur finale est de 25 . Son brillant, sa rugosité superficielle et sa couleur correspondent aux exigencee des norme. EXEMPLE 2 :- On applique au pistolet sur la surface extérieure d'un récipient k large col de 40 1 ,identique à celui de l'exemple 1, avec le même appareillage que dans cet exemple, une peinture k base de résine synthétique de composition identique k celle de l'exemple 1, lais pigmentée avec du biexyde de titane et, sur la surface intérieure de ce même récipient, une peinture du commerce k base de résine époxyde dissoute dans l'eau. On chauffe ce récipient à 180 C, en 15 secondes, en le faisant tourner. Les deux feuils de peinture font prise et deviennent secs au touche La couche extérieure a une épaisseur de 22 , la couche intérieure une épaisseur de 10 - REVENDICATIONS 1.- Procédé de mise en peinture de pièces de révolution k parois minces, électriquement conductrices,par application d'une peinture k base de résine synthétique sur la surface desdites pièces de révolution et séchage du feuil de peinture par chauffage par induction au moyen d'au moins une bobine d'induction placée à très faible distance de ladite pièce de révolution, procédé caractérisé par le fait que ladite pièce de révolution est recouverte d'une peinture k l'eau k base de résine synthétique et tourne autour de son axe longitudinal dans le champ électromagnétique d'au loins une bobine d'induction, le feuil de peinture étant chauffé au moins à la tempéra- ture nécessaire k son chauffage et à son durcissement. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la ou les bobines d'induction sont disposées de telle manière que le champ électromagnétique produit agisse de façon symétrique par rapport k l'axe de la pièce de révolution. 3.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la ou les bobines d'induction sont disposées de telle manière que le champ électromagnétique produit agisse de façon asymétrique par rapport k l'axe de la pièce de révolution. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la pièce de révolution tourne autour de son axe longitudinal k une vitesse périphérique d'environ 40 k 1501/mn.