Brevet FR2238890A1 — publié le 19750221

la présente invention se rapporte à la précipitation élec- trostatique et plus pré-cisément à un appareil et à un procédé destinés à déposer électrostatiquement des cires ou matières cireuses en particules finement divisées sur une surface métal- lique en mouvement. Dans la fabrication des boites et autres objets métalliques, il faut recouvrir le métal dtune pellicule lubrifiante avant de le soumettre aux opérations de façonnage, et par exemple de le faire passer dans diverses matrices. Sinon, celles-c-i en sont fortement rayées et éraflées si bien outil ntest pas possible de continuer à les utiliser. Par ailleurs, les objets sont déformés et défectueux. De plus, étant donné que les surfaces métalliques sont souvent traitées de façon à présenter un décor, il est fréquemment désirable de les revoir un enduit lubrifiant dès quelles ont été décorées.Dans ce cas également, il faut les lubrifier pour outil soit possible de les faire passer dans des outillages de façonnage et de découpage sans rayer ces outillages ni obtenir des objets défectueux. La façon classique de déposer une pellicule lubrifiante sur des feuilles métalliques consiste simplement à faire passer ces feuilles dans un bain de solvant saturé de composés organiques luhrifiants. A la sortie de ce bain, le solvant s'évapore en laissant une mince pellicule du composé sur la surface de la feuille. le principal inconvénient de ce traitement-rési de dans le fait fusil présente des risques dssaccident et souvent une certaine toxicité au voisinage de la cuve. Un autre procédé, applicable plus spécialement aux plaques, consiste à faire passer celles-ci sous une rangée d1injecteurs qui projettent le lubrifiant sur la surface de ces plaques.Mais souvent 1' épais- seul de la pellicule ntest pas uniforme. le plus, ces installations sont onéreuses et .exigent beaucoup d'entretien. Ces dernières années, on a cherché à utiliser la précipitation électrostatique. Bien qu'un certain nombre de procédés utilisant ce mode de depôt pour enduire des surfaces métalliques soient appliqués industriellement, ils présentent un certain nombre d'inconvénients. Le plus important réside dans le fait qu'il est difficile de répartir régulièrement le lubrifiant sur la surface. La quantité de lubrifiant à utiliser varie souvent avec la nature de la surface métallique, si bien qu'en pratique le lubrifiant n'est pas réparti uniformément. En plus, de la complication due à la nature de la surface, il est ex trêmement difficile de répartir certains lubrifiants.Il a été proposé de nombreux dispositifs compliqués destinés à appliquer uniformément des composés organiques à faible point de fusion, tels que les cires et les lubrifiants à base de cires. La difficulté est encore plus grande quand on essaie de disperser et de déposer des composés organiques résineux à poids moléculaire relativement élevé. Il n'existe aucun procédé et aucun appareil du genre précité capable de déposer sur une grande variété de supports métalliques des produits lubrifiants comportant des composés organiques à faible point de fusion et des composés à poids moléculaire élevé. L'invention concerne un procédé et un appareil électrostatique destinés à répartir uniformément et économiquement sur un support métallique des particules finement divisées de matières organiques résineuses ou cireuses à poids moléculaire relativement élevé sans créer de zones de concentration de ces matières. Le procédé selon l'invention consiste à créer dans une première enceinte un brouillard de particules finement divisées du produit lubrifiant, le diamètre moyen de ces particules étant inférieur à 10 microns, à faire passer ces particules de la première dans une seconde enceinte dans laquelle un champ électrostatique existe, -tout en les maintenant dans une zone resserrée de ce champ, si bien qu'elles y sont chargées, et à faire passer le support métallique dans ces enceintes de façon à y déposer électrostatiquement le produit. L'appareil comporte un dispositif de formation d'un brouillard de produit lubrifiant, composé de gouttelettes ayant en moyenne un diamètre inférieur à 10 microns, une première enceinte coopérant avec ce dispositif et destinée à contenir ce brouillard dans une zone resserrée et une seconde enceinte adjacente à la première, destinée à recevoir le brouillard, et contenant des éléments -qui appliquent une tension continue élevée entre au moins deux électrodes opposées, adjacentes à cette seconde enceinte, disposées perpendiculairement à la largeur du support et créant un champ électrostatique, un dispositif d'entratnement faisant passer ce support dans ce champ. Le terme "produit lubrifiant" désigne dans le présente mémoire les mélanges organiques à faible point de fusion ou les composés organiques à poids moléculaire relativement élevé qui sont normalement solides -la température ambiante et dont la composition est analogue à celle des graisses et des huiles. Bien que ce terme comprenne les hydrocarbures, et notamment les hydrocarbures paraffiniques, il englobe aussi dut autres composés tels que les esters ou les acides et alcools gras. De façon générale, ces substances ne sont pas toxiques et n'ont pas d'odeur ni de couleur désagréables.Elles sont combustibles et possèdent de bonnes propriétés diélectriques. Elles peuvent titre divisées en deux groupes, celui des substances naturelles et celui des substances synthétiques les lubrifiants naturels sont la cire d'abeilles , la lanoline, la cire de gomme laque, la cire de carnauba, les cires de pétrole, paraffine et cires microcristallines et la vaseline. Les cires synthétiques sont les polymères éthyléniques et les éther-esters polyoliques, tels que le polyéthylène-glycol et le méthoxypolyéthylène glycol, les naphtalènes chlorés et divers hydrocarbures obtenus par synthèse, par exemple au moyen du procédé Fischer-Tropsch. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessilles annexés à titre dut exemple nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une perspective dsun appareil selon Itin vention; la figure 2 en est une coupe transversale; la figure 3 est une coupe longitudinale de la chambre electrostatique dans laquelle le support passe; et la figure 4 est une coupe dtune forme de réalisation avantageuse d'un élément atomiseur utilisé pour répartir convenablement les particules. L'appareil 10 de la figure 1, comporte une chambre élevé trostatique Il fixée a un générateur 12 qui comporte un disposi tif de formation dXun brouillard du produit lubrifiant et qui fait passer ce brouillard à cette chambre 11. Celle-ci comporte deux fentes 13 centrales, dans lesquelles le support passe. Des vis ou boulons 15 fixent à la chambre un panneau amovible 14. La figure 2 est une coupe transversale de ltappareil. La chambre électrostatique comporte un secteur inférieur 16 et un secteur supérieur 17, lequel contient quatre paires dsélec- trodes 18 réparties régulièrement, et disposées perpendiculairement à la largeur de ce secteur 17. Des conducteurs 19 relient ces électrodes 18 à un circuit qui applique un fort potentiel continu~entre les électrodes de chaque paire. La chambre ll est fixée de manière appropriée (non représentée) au générateur 12. Un tuyau 20 fait communiquer ce dernier avec le secteur inférieur 16. le générateur 12 contient un réservoir 21 de produit lubrifiant.Il est équipé d'un diffuseur 22 d'où un kube 23 part vers le bas et pénètre dans ce réservoir 21. Il peut; comporter un dispositif de chauffage destiné à maintenir le produit à l'état fluide. La figure 3 est une coupe longitudinale de la chambre 11. Les électrodes 18 montés dans le secteur supérieur 17 sont disposées deux à deux à égale distance du support 24. le secteur inférieur 16 comporte deux ouvertures 25 situés à une certaine distQice de ce support. fl.les introduisent dans ce secteur un brouillard du produit lubrifiant et le répartissent régulièrement sur toute la largeur du support 24. Sur la figure 4, un passage annulaire conique 26 est ménagé entre un bouchon 27 en forme de sablier et une pince complémentaire 28. Un tube 31, qu' un écrou 29 fixe à cette pièce 28 communique avec le milieu du passage 26 par un passage 30 de ladite pièce. Le tube 23 communique avec un canal 32 qui débouche à la partie haute de ce passage 26. L'extrémiké basse de ce dernier est prolongée par un col cylindrique 33 communiquant avec une embouchure évasée 34 En service, le support métallique 24 passe de bas en haut au milieu de la chambre 11 par ses rentes 13.Cette chambre comporte de préférence des parois transparentes ou translucides qui isolent ce support 24. La partie de ce dernier qi passe dans ladite chambre pénètre d'abord dans le secteur 16 déiimi tant une enceinte 36 dans laquelle les ouvertures 25 envoient un brouillard de produit lubrifiant, et avancant, elle fait passer ce produit, par entrainement d'air, dans une seconde enceinte 35 formée par le secteur supérieur 17 de la chambre Il. Le volume de cette enceinte 35 est égal au moins à quatre fois celui de l'enceinte 36.Le brouillard est chargé pendant outil passe dans un champ de concentration créé autour des électrodes i18, ce qui établit un champ électrostatique chargeant les particules et les précipitant sur le support 24. Dans la forme de réalisation préférée, la distance entre ce support et les électrodes est égale à environ 125 mm. Pour créer le brouillard, de l'air comprimé venant du tube 31 est envoyé directement dans le passage 30 et l'aspiration créée par le tube de Venturi fait passer le produit du réservoir 21 dans le tube 23, le canal 32 et le passage 26, d'où il est projeté, par le col 33 et l'embouchure 34, dans le haut 37 de ce réservoir. Le brouillard est ensuite aspiré de cet espace 37 et le tube 20 et les ouvertures 25 le font passer dans ltenceinte 36. Il est possible d'utiliser avec cet appareil divers métaux: l'aluminium, le fer, le cuivre > l'étain et leurs divers allia ges, se présentant sous diverses formes, notamment en rouleaux à bande large d'environ 150 à 650 mm et épaisse de 2,5 à 0,025 mm. Il est souvent avantageux d'incliner la chambre électrostatique de manrere à l'adapter à la configuration du rouleau, l'angle dtinclinsison par rapport à la verticale pou vant entre compris entre environ 20 et 45 degrés. La vitesse linéaire du support peut varier beaucoup en fonction de divers facteurs connus des spécialistes.De façon générale elle peut betre comprise entre environ 7 et 120 mètres/minute, avec la plupart des supports, elle est de préférence comprise entre 20 et 75 mètres/minute. Un certain nombre de facteurs influent sur le dépôt du produit. C'est ainsi qu'en modifiant le débit de l air ou autre gaz envoyé dans le diffuseur, il est possible d'augmenter ou de diminuer la quantité déposée. Il est aussi facile de déterminer cette quantité en agissant sur la vitesse d'avance, la configuration du Venturi et, le genre dshuile utilisé, etc... La quantité de produit lubrifiant déposée sur un support métallique donné de façon à obtenir les avantages mentionnés peut varier d'environ 55 à 320 milligrammes par m2 et par c8té. Bien que appareil selon ltinvention dépose-le produit des deux côtés d' un support, il est évident qu'il est possible d'appliquer ce produit sur un seul côté en obturant lsune des ouvertures et en envoyant-pas.de courant dans les électrodes situées d'un conté de la chambre électrostatique. A titre d'exemple, on a utilisé un appareil dans lequel un ruban d'aluminium environ 300 mm de largeur et 0,35 mm d'épaisseur passait continuellement , à la vitesse environ 26 mètres par minute, dans une chambre électrostatique compor tant une enceinte inférieure rectangulaire qui était percée de deux ouvertures de passage de produit lubrifiant finement divisé, et une enceinte supérieure qui contenait ltensemble électrostatique. Les deux ouvertures du secteur inférieur se trouvaient à égale distance du ruban et étaient disposées de façon que le produit se dépose sur toute la surface de ce ruban.En avançant, celui-ci créait un déplacement d'air qui fa- sait passer les particules par la fente de l'enceinte et les entraînait dans enceinte supérieure contenant les électrodes. Celles-ci se trouvaient à environ 125 mm du ruban et à environ 75 mm de la paroi de l'enceinte. Il a été constaté que lten- traînement par déplacement air se proc7uizait si la distance entre le ruban et les bords de la fente de l'enceinte inférieure était comprise entre environ 3 et 6,5 mm. Le ruban peut être enkraSné de toute manière connue. Une source de courant continu de 65 000 volts était branchée entre la masse et les barreaux qui constituaient les électrodes isolées. Une cire de paraffine était chauffée à environ 70 C et envoyée dans six diffuseurs maintenus à cette température, le débit de l'air dans chacun de ces diffuseurs était d'environ 4,2 m3/heure. Les fines particules de cire pénétraient dans l'enceinte inférieure et le déplacement d'air les entraSnait dans l'enceinte supérieure où elles étaient précipitées sur le ruban à raison dtenviron 110 milligrammes par m2 et par côté. La consommakion de cire a été d'environ lOOg/heure. Il est préférable d'appliquer aux électrodes un courant à tension élevée et à faible iXtensité.~Il a été constaté qu'il est possible de faire passer dans ces électrodes un faible courant alternatif, de façon à fondre le produit qui s'y dépose. L'épaisseur et l'importance du dép8t dépendent d'un certain nombres de facteurs, la densité et la vitesse du brouillard de particules, la grosseur de ces particules, la vitesse d'avance du support, l'importance du déplacement d'air qussil provoque et la force et la longueur des champs. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent entre apportées au procédé et à-ltappareil décrits sans sortir du cadre de l'invention. RDICATIONS 1 - Procédé de dépôt d'un produit-lubrifiant sur un support métallique, caractérisé par le fait que l'on forme un brouillard composé de particules finement divisées de ce produit, ayant en moyenne un diamètre inférieur à 10 microns, on fait passer ces particules dans une première enceinte, puis on les fait passer dans une seconde enceinte dans laquelle un champ électroskatique existe, en les maintenant dans une zone très étroite de ce champ, si bien qu'el'es y ysont chargées, et l'on fait passer le support dans cette première-puis dans cette seconde enceinte de façon à y déposer électrostatiquement le produit 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on forme le brouillard en diffusant des gouttelettes fluides et on dépose ces dernières sur le support sous forme de particules solides. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait; que le produit lubrifiant est un composé ou mélange organique, à faible point de fusion. 4 - Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait que la dimension moyenne des particules est comprise entre environ 8 et 4 microns. 5 - Appareil de dépôt d'un produit lubrifiant sur un support métallique, caractérisé par le fait qu'T1 comprend un dispositif générateur d'un brouillard de gouttelettes liquides dont le diamètre est en moyenne inférieur à 10 microns , une première enceinte qui coopère avec ce dispositif et qui est destinée à maintenir ce brouillard dans un espace très res treint, une seconde enceinte, qui est adjacente à cette premie- re et est destinée à recevoir ce brouillard, comportant un dispositif-appliquarlt une forte tension continue entre au moins deux électrodes opposées de cette seconde enceinte, qui sont disposées transversalement sur la largeur du support et créent un champ électrostatique, un dispositif d'entraPnement faisant passer ce support dans ce champ. 6 -- Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les enceinte comportant une enveloppe non condue trice 7 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dispositif générateur comporte une chambre équipée d'un tube de Venturi, une conduite communiquant avec ce tube et y faisant passer un gaz et des conduites coopérant avec cette chambre et envoyant le produit en amont dudit tube. 8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la chambre comporte un dispositif de chauffage du produit lubrifiant.