Brevet FR2422312A1 — publié le 19791102

La manutention de bandes de matière diélectrique en feuille engendre dans celle-ci une charge électrique statique qui provoque des difficultés dans la suite des opérations telles que l'enroulement, la découpe ou l'utilisation de la bande. La neutralisation de charges statiques à la surface de bandes en mouvement de matière en feuille a été depuis longtemps un obJectif visé par les praticiens. On a décrit des systèmes de neutralisation de charges où l'on dispose des électrodes à fil métallique fin à proximité de la matière en bande à traiter. Le brevet américain NO 777.598 décrit un procédé d'élimination de charges statiques par déplacement d'une bande de matière diélectrique devant une électrode à fil sous potentiel électrique élevé. La tension appliquée à l'électrode à fil est, indique-t-on, suffisamment élevée pour faire jaillir une étincelle sur une distance d'environ 2 cm. La tension est engendrée par une bobine Tes la opérant dans sa caractéristique de haute fréquence. Le brevet américain NO 983.536 décrit un dispositif de neutralisation de charges statiques dans lequel on dispose un conducteur isolé de grande surface par dessus une bande de matière diélectrique en mouvement et l'on applia,ue une haute tension alternative à ce conducteur. Il est dit que la tension crée un champ électrostatique à travers lequel on fait passer la matière en bande et dans lequel est situé un conducteur de mise à la masse ou térre sous forme de fil fin non isolé. Le conducteur de terre est nécessaire au fonctionnement du dispositif. Le brevet américain N0 3.364.726 décrit un dispositif de neutralisation de charges statiques dans lequel on applique à une électrode isolée à fil fin des tensions alternatives à diverses fréquences variant de 300 à 2000 z selon la vitesse de la matière en bande à neutraliser. il faut placer l'électrode à fil fin très près de la bande en mouvement et il faut aussi cu'une barre de mise à la masse en m La présente invention vise à neutraliser les charges statiques sur une bande en mouvement rapide de matière diélectrique. A cet effet, on applique une tension alternative de basse fréquence > un fin fil conducteur nu situé Srès de la bande en mouvement.Une telle disposition permet un fonctionnement satisfaisant à gronde vitesse avec une source de tension à basse fréquence. S cet effet, l'invention G pour objet un appareil de neutralisation de charges statiques pour matière diélectrique en bande comprenant des moyens pour faire suivre à la bande un parcours déterminé de façon continue, un fil conducteur nu de diamètre inférieur à 0,3 mm placé en travers et parallèlement à la matière en bande à une distance de 6 à 8C mm de celle-ci et des moyens pour appliquer au fil une tension alternative de 3CCO à 10 000 V sous une fréquence de 4C à 7C ttz. Dans le cas précis de l'enroulement de bobines de matière diélectrique en bande, la présente invention propose un appareil à enrouler une matière diélectrique en bande comprenant un rouleau d'enroulement entraidé sur lequel la bande s'enroule, un rouleau presseur en contact sous pression avec la bande enroulée sur le rouleau d'enroulement au point même où la bande est tout d'abord placée sur le rouleau d'enroulement, un fil conducteur nu de diamètre inférieur à 0,3 mm placé en travers et parallèlement à la bande à une distance de 6 à 80 mm de celle-ci sur le rouleau d'enroulement dans un arc de O à 900 au-delà du contact du rouleau presseur, et des moyens pour appliquer au fil une tension alternative de 3000 à 10 000 V sous une fréquence de 40 à 70 Hz. L'invention vise aussi un procédé de neutralisation continue de charges statiques sur une matière diélectrique en feuille, selon lequel on fait suivre à la bande un parcours déterminé de façon continue, à une distance de 6 à 80 mm d'un fil conducteur nu de diamètre inférieur à 0,3 mm placé en travers et parallèlement à la bande et l'on applique à ce fil une tension alternative de 3000 à 10 000 V sous une fréquence de 4O à 70 hz. Il est important et décisif dans le cadre de l'invention d'utiliser un fin fil conducteur nu auquel on applique une tension alternative de basse fréquence propre à amorcer des effluves, sans toutefois passer le niveau d'-clatament d'étincelles. la figure 1 représerte la relation entre l'électrode à fil fin de l'invention, une bande en mouvement et un conducteur de terre éventuel. t figure 2 illustre ''imrentlon dre le cas d'un appareil d'enroulement de bande fendue. Comme le montre la figure 1, la bande de matière diélectrique 10 se déplace dans le sens de la flèche et vient s' enrouler sur le rouleau enrouleur 11. Du fait de ses manipulations antérieures, la bande 10 porte une charge électrostatique avant de passer sous l'électrode à fil fin 12 placée en travers et parallèlement à la surface de la bande 10, à une distance de 6 à 80 mm de celle-ci. L'électrode 12 est portée à un potentiel électrique par un transformateur 13a au primaire duquel est appliquée une tension alternative de 110 V à 60 Hz et dont le secondaire donne 3000 à 10 000 V.La tension est fournie au transformateur 13a par le réseau commercial et elle peut être commandée ou réglée au moyen d'un transformateur à tension variable 13b. On règle la tension de l'électrode 12 de façon qu'elle soit inférieure à celle qui causerait une décharge à étincelle spontanée, mais supérieure à celle qu'il faut pour amorcer des effluves. Le conducteur à la masse 14, qui est facultatif, est placé parallèlement à l'électrode 12, il a la meme longueur et il est situé à une distance de 6 à 80 mm tant de la bande 10 que de l'électrode 12. On voit sur la figure 2 une bande découpée 15" qui passe sur un rouleau de renvoi 16 et des bandes séparées 15 et 15' qui parviennent à des rouleaux presseurs 17 portés par des bras pivotants 18 (les éléments équivalents & 11 ensemble enrouleur de droite ne sont pas référencés). Les rouleaux presseurs 17 exercent une pression de contact sur-des bobines 19 enroulées sur des noyaux 20 tandis que les bandes séparées 15 et 15' s'enroulent. Une charge électrostatIque est engendrée lorsque la bande diélectrique passe sur un rouleau 16 ou au droit des pincements 21. Pour réaliser un enroulement à charges neutralisées, il faut eontinuellement neutraliser la charge en un endroit de l'enroulement situé entre les pincements 21 et des points 22 à moins de 900 des premiers. La neutralisation de la charge s'effectue à l'intérieur de l'angle de manière à éviter l'etablissezent d'une charge de polarité opposée sur la surface de l'enroulement. Une neutralisation rapide ne donne pas aux charges le temps de s'établir. il est préférable de neutraliser la charge dans un angle de 9 à 450 du pincement. Sur la figure 2, on a indiqué schématiquementdes électrodes à fil 12 et 12' et des conducteurs à la masse 14 et 4' comme étant placés à l'intérieur de l'angle préféré de 450 La source de tension et la mise à la terre des électrodes à fil et des conducteurs à la masse sont similaires à celles de la figure 1. Les électrodes à fil et les conducteurs à la masse sont montes sur des bras pivotants 18. A mesure que la grosseur des enroulements 19 augmente, les électrodes et les conducteurs restent approximativement à la meme distance de la pori- phérie des enroulements. L'invention peut servir à neutraliser la charge statique de toute bande en mouvement de matière diélectrique telle que le papier ou autres matières fibreuses, les tissus, les matières synthétiques filées liées et analogues et les matières non fibreuses comme la cellulose régénérée, les feuilles de polymères synthétiques etc.. L'invention s'applique avec un intérêt particulier à des bandes de polyesters, polyimides et polyoléfines en feuilles. Ces matières polymères synthétiques ont un degré élevé de rétention de charges statiques et l'invention, grâce à son procédé perfectionné de neutralisation de charges statiques, donne des résultats particulièrement bons. On a trouvé que l'invention donne un résultat spécialement efficace sur des bandes de téréphtalate de polyéthylène. L'électrode à fil fin peut être formée de toute matière conductrice ayant une résistance à la traction convenable. On préférera l'acier inoxydable. Le fil doit etre nu et il faut veiller à le maintenir exempt d'impuretés isolantes pendant le fonctionnement. Le fil nu est nécessaire parce qu'il doit décharger des ions lors du contact et que, dans la mesure où le fil est isolé, les ions ne peuvent pas entrer en contact avec lui. L'électrode à fil fin est généralement de section circulaire, mais cela n'est pas indispensable.Le fil doit avoir un diamètre inférieur à environ 0,3 mm et de préf é- rence inférieur à environ 0,25 ms. Le dispositif de neutralisation de charges est i'autant plus-efficace que le diamètre du fil est réduit, mais une limite inférieure de diamètre du fil est impose par la résistance à la traction. Le diamètre doit être assez grand, compte tenu de la résistance à la traction de la matière choisie pour le fil, pour permettre de tendre le fil en travers de la bande de matière. le fil a habituellement un JiarLètre supérieur à C,1 ir=. Le conducteur à la masse est facultatif dans la mise en oeuvre de l'invention; mais lorsqu'on l'utilise, les rwsul- tats sont quelque peu améliorés. La masse est situe à distance de l'électrode à fil fln dans la direction de mouvement de la bande et peut être formée d'une barre de matière conductrice. On peut utiliser avec de bons résultats une barre d'acier inoxydable non isolée d'environ 6 mm de diamètre. Un conducteur à la masse est utile pour assurer qu'il existe une terre du mee côté de la bande en mouvement que l'électrode à fil fin. il est important qu'il existe une terre pendant la neutralisation des charges statiques et qu'elle ne soit séparée de l'électrode à fil fin par aucun obstacle. La source de tension est le réseau alternatif commercial, en général de 60 Hz, réglé au moyen d'un transformateur. On établit la tension à un niveau propre à amorcer des effluves. Etant donné que l'électrode à fil fin est nue et pratiquement non abritée, l'effluve sous-tend un grand angle d'influence et est capable de neutraliser une largeur relativement grande de la bande de matière en mouvement à tout moment donné. L'invention demeure efficace sur des bandes de matière qui se déplacent à des vitesses de Il m/s ou plus. il n' a pas de limite inférieure de la vitesse due la bande. L'invention neutralise efficacement une bande immobile. Dans des essais de neutralisation utilisant un appareil d'enroulement de bande découpée similaire à celui illustré sur la figure 2, on a procédé à des enroulements de feuille de téréphtalate de polyéthylène de 25 à 100 cm de largeur et 6,25 à 50,0 microns d'épaisseur, avec une charge statique résiduelle inférieure à 0,2 kV à 5 cm de la surface de la feuille. (Les charges statiques résiduelles indiquées ci-après sont déterminées à 5 cm de la surface de la feuille). On a utilisé des électrodes à fil fin en alliage de tantale, d'un diamètre de 0,15 mn. On a effectué les essais à des vitesses de bande allant de O à 11 mZs, les électrodes à fil étant sous une tension de 7000 à 8000 V à -O0 wIz et situées en moyenne à 2,5 cm de la surface de l'enroulement au cours du processus d'enroulement. Lorsqu'on coupe la tenson aux électrodes à fil, les enroulements acquièrent une charge statique résiduelle supérieure à 30 kV. quand les électrodes à fil fin sont situés à plus de 90 du pincement du bobȯîr, la cilr e statique résiduelle, sur des enroulements de grosseur similaire, est supérieure à 8 kV.La distance préférée des électrodes a fil et des conducteurs à la masse par rapport à la matière en bande est ae 1,25 à 5 cm. Dans des essais comparatifs de neutralisation utilisant la meme tension de charge d'électrodes (6500 V), des électrodes à fil fin de 0,2 mm de diamètre donnent des enroulements ayant une charge Statique résiduelle de 3 kV; des électrodes de 0,15 mn de diamètre donnent des enroulements ayant une charge statique résiduelle de 1,5 kV; des électrodes de Q,-3 mn de diamètre donnent des enroulements avant une charge statique résiduelle de 0,3 kV. Dans des essais comparatifs de neutralisation utilisant des électrodes à fil fin de 0,15 mm, une tension d'électrodes de 8000 V donne des enroulements -ayant une charge statique résiduelle de 0,3 kV et une tension de 6500 V une charge statique résiduelle de 1,5 kV. Le potentiel préféré d'électro- de est de 6000 à 9000 V. REVEUBICaTIONS 1. Dispositif de neutralisation de charges statiques pour bande de matière diélectrique se déplaçant en continu selon un parcours déterminé, caractérisé en ce qu'un fil conducteur nu de diamètre inférieur à 0,3 mn - et de préférence supérieur à 0,1 mn - est disposé en travers et parallèlement à la bande à une distance de 6 à 80 mm de celle-ci - de préférence 12,5 à 50 mm - et en ce qu'une tension alternative de 3000 à 10000 V - de préférence de 6000 à 9000 V - sous une fréquence de 40 à 70 Hz est appliquée à ce fil. 2. Dispositif selon la revendication 1, servant d'enrouleur de bande en matière diélectrique, caractérisé en ce qu'il comporte un rouleau d'enroulement entratné sur lequel s'enroule la bande et un rouleau presseur exerçant une pression de contact sur la bande enroulée au point même de son arrivée sur le rouleau d'enroulement, le fil conducteur nu étant disposé en regard de la bande dans un arc de O à 900 de préférence de O à 450 - au-delà du contact de la bande-avec le rouleau d'enroulement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un conducteur à la masse, de même longueur que le fil nu et parallèle à celui-ci, est disposé à une distance de 6 à 80 mm de la bande - de préférence 12,5 à 50 mn - à l'écart du fil nu dans la direction du déplacement de la bande. 4. Procédé de neutralisation en continu de charges statiques sur bande de matière diélectrique se déplaçant selon un parcours déterminé, caractérisé en ce qu'on fait défiler la bande à une distance de 6 à 80 mn - de préférence 12,5 à 50 mm - d'un fil conducteur nu de diamètre inférieur 80;3 mm ma - et de préférence supérieur à 0,1 mm - qui s'étend en travers et parallèlement à la bande, et--en ce qu'on applique à ce fil une tension alternative de 3000 à 100CO V - de préférence de 6000 à 9000 V - sous une fréquence de 40 7Q Hz. 5. Procédé selon la revendication 4, pour enroulement de bande en matière diélectrique, caractérisé en ce qu'on fait passer la bande sur un rouleau d'enroulement entre celui-ci et un rouleau presseur en contact de pression avec lui, et l'on dispose le fil conducteur nu en regard de la bande dans un arc de O à 900 - de préférence de O à 450C - au-delà du contact de la bande avec le rouleau d'enroulement. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on fait défiler la bande à une distance de 6 à 80 mm - de préférence 12,5 à 5C mm - en regard d'un conducteur à la masse, de même longueur que le fil nu et parallèle à celui-ci, situé à l'écart de ce fil nu dans la direction de déplacement de la bande.