Brevet FR2336182A1 — publié le 19770722

La présente invention concerne les appareils de revêtement de peinture d'objets par procédé électrostatique du type à disque tournant. Cn connait les appareils de revêtement par procédé électrostatique cons titués par un disque plat circulaire tournant autour de son centre à une vitesse suffisante pour distribuer la matière de revêtement fournie à la surface du disque suivant son axe de rotation ou près de cet axe en la transformant en une pellicule mince s'écoulant vers l'extérieur, c'est-à-dire vers le bord du disque au-dèlà duquel, elle est pulvérisée par double pulvérisation, c'est-à-dire par écoulement vers l'extérieur et sous l'effet du champ électrique. Les diamètres des disques connus sont compris entre 10G et 700 mm et leur vitesse de rotation varie entre 500 et 8 000 tours par minute Le disque est porté à un potentiel électrique élevé se situant en pratique entre 20 000 et 15G 000 volts provenant d'une source extérieure servant à la fois à la pulvérisation de la matière et à la précipitation des particules pulvérisées sur les objets à revêtir, lesquels se trouvent nécessairement au potentiel zéro, c'est-à-dire en pratique reliés à la terre Le degré de finesse des particules de matière de revêtement pulvérisées dépend à la fois de la vitesse et des dimensions du disque et de l'intensité du champ électrique à la périphérie de ce disque. En raison de la forme plate des disques cennus et de leur faible vitesse de rotation jusqu'à présent adoptées, les forces centrifuges et électrostatiques servant à déposer la matière de revêtement à l'état pulvérisé sur les objets agissent simultanément en parallèle, c'est-à-dire à peu près suivant la meme direction de telle sorte que l'énergie de l'une de ces forces centrifuges e électrostatiques assure la suppléance de l'autre ou augmente l'effet produit par cette dernière. Les particules ainsi pulvérires sont de dimensions hétérogènes entre elles et certaines de celles-ci relativement grosses échappent à l'action du champ électrique et peuvent par conséquent ne pas être précipitées sur le ou les objets à revêtir. Le disque est généralement monté à l'extremité d'un arbre tournant librement dans un palier et entrain! par un moteur électrique, pneumatique ou hydrau lique se trouvant suivant le cas porté au potentiel électrique du disque eu au potentiel zéro. Dans ce dernier cas, le disque est accouplé au moteur par l'in termédiaire d'un arbre isolant. Le disque est le plus souvent dispersé en axe vertical ou légèrement incli né ; et dans teus les cas, les objets à peindre sont situés radialement par rapport au disque ; ils décrivent généralement un trajet en arc de cercle sen siblement concentrique au disque enteurant partiellement celui-ci. Le disque peut-être animé d'un mouvement de balayage alternatif rectiligne ou curviligne en direction axiale. On a trouvé suivant la présente invention que dans le cas de revêtement de peinture d'objets à l'aide de l'appareil à disque, on pouvait dans les mêmes conditions d'exploitation de celui-ci telles que rappelées ci-devant améliorer la qualité du revêtement de peinture et augmenter considérablement l'effet électrostatique en diminuant la grandeur des particules de peinture pulvérisées et en créant implicitement une dissociation des opérations de pulvérisation de la peinture d'une part et de projection des particules ainsi pulvérisées d'autre part. L'amélioration de la qualité du revêtement réside en un aspect plus lisse de la superficie du film de peinture appliquée que l'on appelle communément "tendu" et ce, du fait de la constitution de celui-ci par des particules très fines et homogènes. L'amélioration de l'effet électrostatique résulte du principe connu établissant que pour tout appareil de pulvérisation et de précipitation de matière par voie électrostatique, l'efficience du champ électrique assurant la précipitation des particules pulvérisées sur les objets à revêtir est d'autant plus grande que lesdites particules sont fines. En conséquence, la finesse de pulvérisation et l'uniformité de celle-ci obtenues suivant l'invention, permettent d'une part d'augmenter l'efficacité électrostatique denc le rendement de l'appareil à disque et d'autre part d'accroître l'effet de contournement électrostatique de la peinture pulvérisée se traduisant notamment par une amélioration considérable du revêtement des parties des objets ne se trouvant pas directement face au disque. Ces résultats sont obtenus avec l'appareil faisant l'objet de la présente invention au moyen d'une pulvérisation très poussée s'effectuant exclusivement sous l'effet de la force centrifuge résultant de la rotation du disque et implicitement par une précipitation des particules ainsi pulvérisées sur les objets à revêtir exclusivement sous l'effet du champ électrique résultant de la différence de potentiel électrique existant entre le disque et les objets à revêtir. Cela signifie que le champ électrique n'a aucune influence sur la pulvérisation et en particulier sur la finesse de celle-ci, laquelle dépend exclusivement de la force centrifuge et que réciproquement, la force centrifuge ne contribue pas à la précipitation des particules pulvérisées sur les objets à revêtir, laquelle précipitation s'effectue exclusivement sous l'effet du champ électrique.Ce résultat qui est essentiellement fonction de la finesse et de la régularité des dimensions des particules pulvérisées est obtenu par une combinaison de deux facteurs corrélatifs à savoir 1. - une vitesse de rotation du disque élevée comprise entre 8 000 et 70 000 tours par minute 2. - la forme du disque dont la surface d'écoulement de la peinture normalement plate ou légèrement concave comporte sur son pourtour une jupe de pulvérisaion constituée par une saillie circulaire dont le sommet est orienté sensiblement en direction parallèle à l'axe du disque, ctest-à-dire parallèle aux objets à peindre et dont la partie extrême de la paroi intérieure de ladite jupe, forme suivant 17ne gbnératrice de celle-ci par rapport à la surface du disque un angle compris entre 9(30 et 7500. Cette jupe constitue un obstacle à l'écoulement de la matière pulvérisée et crée un changement de direction brusque favorisant consi dérab'enent l'éclatement de la peinture à pulvériser par centrifugation du film de celle-ci. Le diamètre de ce type de disque peut par exemple être compris entre 60 et 300 mm et peut-être entraîné par un moteur pneumatique ou autre. La vitesse de rotation élevée (entre 8 000 et 70 000 tours par minute) d'une part alliée à la forme du disque en ce qui concerne la jupe de centrifugation d'autre part, confèrent une pulvérisation exclusivement par force centrifuge beauceup-plus fine et plus homogène que celle obtenue avec les disques connus ou avec tout autre procédé utilisant le champ électrique seul ou combiné avec un phénomène de pulvérisation ou de projection par effet d'écoulement simple sur la face normalement plate du disque sans changement de direction brusque.En conséquence, ledit champ électrique quelqu'il soit n'a, selon la présente invention, aucune influence sur la finesse de pulvérisation ce qui signifie que l'application ou la suppression ou la variation du potentiel électrique sur le disque ne modifie en rien le degré de la finesse de pulvérisation. Par ailleurs, cette finesse et l'homogénéité des dimensions de toutes les particules ainsi pulvérisées sont telles que la masse desdites particules devient tellement infime que la force centrifuge n'a pratiquement plus aucune action sur aucune d'elles tout au moins au-delà d'une distance inférieure à laquelle se trouvent les b- jets à peindre.Cela provint d'un freinage s'exerçant sur les particules par l'air environnant le disque ayant pour effet d'annuler la vitesse tangencielle de celles-ci dans l'espace compris entre le sommet de la jupe de pulvérisation et les objets à peindre. Dans ces conditions, la précipitation de la totalité des particules pulvérisées sur les objets à peindre intervient exclusivement sous l'effet du champ électrique sans que la force centrifuge ne supplée ou n'augmente l'effet produit par ledit champ électrique et par conséquent il n'a a aucune projection ni aucune perte de peinture sous l'effet de la force centrifuge servant à la pulvérisa tion, La précipitation des particules est obtenue comme pour les procédés à disque déjà connus, c'est-à-dire en portant le disque à un potentiel se situant en pratique entre 20 000 et 150 000 volts provenant d'une source extérieure étant entendu que les objets à revêtir se trouvent au potentiel zéro, cest-i-dire reliés à la terre. La périphérie de la jupe du disque au-delà de la saillie circulaire dont le sommet est dirigé axialement peut en variante comporter une arête d'ienisa- tion dont le sommet est scnsiblement perpendiculaire à l'axe du disque, c'està-dire orienté perpendiculairement aux objets à peindre. Le disque comporte généralement en partie centrale une chambre d'alimentation de la peinture à pulvériser sous forme d'un évidement annulaire dans lequel aboutit le ou les conduits d'amenée de ladite peinture. L'entrée en contact de la peinture à pulvériser avec les parties tournantes à grande vitesse engendre des turbulences de ladite peinture pouvant s'accompagner d'éjections de particules de celles-ci hors de la chambre d'alimentation suivant des trajectoires incontralées. La face d'écoulement et de pulvérisation de la peinture peut suivant le genre d'exécution du disque, être soit orientée du cgté de l'ouverture de la chambre d'alimentation livrant passage aux organes d'amenée de peinture, soit orientée en opposition à l'ouverture, c'est-à-dire vers ltextrêmité de l'arbre d'entraînement A laquelle se trouve monté le disque. Dans ce dernier cas, les éjections des particules de peinture se produisant hors de la chambre d'alimentation de peinture du côté de la face d'écoule- ment et de pulvérisation du disque résultent pour la plupart d'un courant d'air se produisant au travers de la chambre d'alimentation de peinture dans un sens allant de l'ouverture de passage de l'amenée de peinture vers la face d'écoulement. Ce courant d'air provenant de la dépression engendrée dans la chambre d'alimentation par effet centrifuge du fait de la rotation du disque et de la forme intérieure de celui-ci entraîne donc hors de la chambre d'alimentation des particules de peinture insuffisamment pulvérisées, lesquelles se trouvent projetées sur les objets à revêtir suivant des trajectoires incontrôlées. Par ailleurs, la grande vitesse de rotation du disque peut également provoquer sur le disque même et ce quelque soit l'orientation de la face d'écoulement un décollement partiel du film de la peinture à pulvériser du fait des changements de direction des faces d'écoulement entre la chambre d'alimentation et la jape de centrifugation du disque décrite ci-devant. Ainsi les phénomènes de décollement et de turbulences de la peinture à pulvériser se produisant à l'intérieur de la chambre d'alimentation peuvent engendrer des projections directes de particules de peinture suivant des trajectoires inopinées et qui par conséquent sont insuffisamment pulvérisées.Pour éviter ces inconvénients, le disque peut éventuellement et en variante être muni d'un déflecteur de projection du côté de sa face d'écoulement et de pulvérisatien ayant pour but d'une part d'entraver les projections directes de particules éjectées du cGté de la face d'écoulement du disque et d'autre part de précipiter celles-ci dans un plan radial soit sur la face interne de la jupe de pulvérisation, soit directement sur les objets à revêtir. Le déflecteur se présente sous forme de disque s'adaptant directement sur le disque de pulvérisation, rendu solidaire et con centrique de ce dernier du coté de la face d'écoulement et de pulvérisation de la peinture. La figure I est une vue en coupe transversale d'un disque illustrant à titre d'exemple un mode de réalisation du disque conforme à la présente invention et dont la face d'écoulement et de pulvérisation est orientée vers l'extrêmité de l'arbre d'entrainement. Tel qu'il est représenté, le disque est constitué par un moyeu 1 entouré du disque 2 comportant à sa périphérie la jupe de pulvérisation 3 dont le sommet 7 est orienté parallèlement à l'axe du disque, le tout monté sur l'arbre d'entrainement 6 tournant dans un palier 10. L'alimentation de peinture s'effectue par le tube 4 aboutissant dans la chambre d'alimentation 5 constituée par un évidement annulaire dans le moyeu 7 et dans le disque proprement dit 2. La figure 2 représente à la fois la variante avec arête d'ionisation e dont le sommet est orienté vers les objets à peindre, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe du disque ainsi que la variante avec déflecteur de projection 9 l'une et l'autre de ces deux variantes pouvant être appliquées simultanément ou séparément. La figure 3 est une vue de dessus commune aux figures 7 et 2. L'appareil faisant l'objet de-l'invention est généralement utilisé pour l'application des peintures diverses sur des articles variés. De par son impor- tant pouvoir de pulvérisation, il se trouve particulièrement adapté pour la pulvérisation et la précipitation des peintures hydrosolubles difficiles à pulvériser du fait de la tension capillaire relativement élevée de l'eau et des résines solubles à l'eau nécessairement employées dans ces cas. L'intérêt du disque selon l'invention réside aussi bien en son utilisation dans le cadre de la réalisation de nouvelles lignes de peinture que pour le remplacement de disques connus existants sur des lignes de peinture industrielles, auquel cas, il apporte une augmentation sensible de la qualité du revêtement de peinture ainsi que de l'efficacité électrostatique se traduisant notamment par une amélioration substancielle du rendement de l'installation et de l'effet de contournement électrostatique permettant généralement d'épargner tout ou partie des opérations de retouchage manuel. -REVENDICATIONS 1. Appareil d'application de revêtements de peinture par pulvérisation centrifuge et précipitation radiale par voie électrostatique du type à disque dont le diamètre peut par exemple être compris entre 60 et 300 mm tournant sur son axe à grande vitesse et porté à un potentiel électrique compris entre 20 000 et 150 000 volts caractérisé par le fait qu'une corrélation de la vitesse de rotation élevée et de la forme du disque permet de réaliser une pulvérisation de la peinture en particules microfines de dimensions homogènes exclusivement sous l'effet de la force centrifuge et sans aucune influence du champ électrique quant au degré de finesse des particules et sans que ladite force centrifuge ne contribue à la projection des particules de peinture pulvérisées sur les objets à revêtir, laquelle projection intervient exclusivement sous l'effet du champ électrique.Cette caractéristique se traduit par une dissociation des opérations de pulvérisation de la peinture d'une part et de projection des particules ainsi pulvérisées d'autre part. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le disque est corrélativement d'une part imprimé d'une vitesse de rotation élevée comprise entre 8 000 et 70 000 tours par minute et d'autre part muni sur sa périphérie du côté de la face d'écoulement de la peinture normalement plate ou légèrement concave, d'une jupe de pulvérisation constituée par une saillie dont le sommet est orienté sensiblement parallèlement à l'axe du disque et dont la partie ex trême de la paroi intérieure de ladite jupe forme suivant une génératrice de celle-ci par rapport à la surface du disque un angle compris entre 900 et 1500. 3. Appareil selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il permet par rapport aux appareils à disque connus et existants d'une part d'augmenter l'effi- cacité électrostatique donc le rendement de l'appareil à disque et d'autre part d'accroître l'effet de contournement électrostatique de la peinture pulvérisée se traduisant notamment par une amélioration considérable du revêtement des parties des objets ne se trouvant pas directement face au disque. 4. Appareil selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la pulvérisation s'effectue exclusivement mécaniquement sous l'effet de la force centrifuge et que cette dernière ne contribue pas à la précipitation des particules pulvérisées sur les objets à revêtir. 5. Appareil selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le phénomène d'éclatement des particules résultant à la fois et exclusivement de la vitesse de rotation et de la forme du disque, engendre une pulvérisation de la peinture plus fine que celle pouvant être obtenue avec le champ électrique seul ou à l'aide de celui-ci, ce qui signifie que ledit champ électrique quelqu'il soit n'a plus aucune influence sur le degré de la finesse de pulvérisation 6. Appareil selon les revendications 7 et 2 caractérisé par le fait que la jupe de pulvérisation du disque peut en variante comporter sur sa périphérie une arête d'ionisation dont le sommet est orienté vers les objets à peindre, c'està-dire selsiblement perpendiculairement à l'axe du disque. 7. Appareil selon revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'il peut en variante être muni du côté de la face d'écoulement et de pulvérisation de la peinture d un déflecteur de projection empêchant la projection suivant des trajectoires incontrôlées de particules insuffisamment pulvérisées se trouvant éjectées hors de la chambre d'alimentation du disque du côté de la face dsécoulement de celui-ci par suite des phénomènes de turbulences et des courants d'air r- gnant à l'intérieur de la chambre d'alimentation. 8. Appareil selon revendication 7 caractérisé en ce que la jupe de pulvérisation du disque fait obstacle aux projections directes de particules de peinture insuffisamment pulvérisées et ce, par suite d'un phénomène de décollement du film de peinture sur la face d'écoulement du disque ou par ricochet de celleci sur la face interne du déflecteur de projection.