Brevet FR2501075A1 — publié le 19820910

L'invention concerne la formation de revêtements au moyen de liquides, et plus particulièrement une cou- pelle rotative perfectionnée d'atomisation dans laquelle de la peinture liquide est chargée électrostatiquement et atomisée. L'atomiseur rotatif est un type d'appareil à présent utilisé industriellement pour l'application électrostatique de peinture liquide. L'applicateur à atomiseur rotatif comprend généralement une coupelle ou cloche d'atomisation, un moteur destiné à faire tourner la coupelle à une vitesse élevée, une alimentation en peinture liquide et une source d'alimentation à haute tension destinée à appliquer une charge électrostatique aux particules de peinture atomisée par rapport à un objet à revêtir. Dans des atomiseurs rotatifs anciens, le moteur faisait tourner la coupelle ou le disque à des vitesses généralement inférieures à 4000 tr/min. Actuelle- ment, on a tendance à utiliser des vitesses plus élevées de l'ordre de 10 000 à 40 000 tr/min ou plus. Les vitesses plus élevées permettent une atomisation efficace de peintures liquides et de revêtements qui seraient autrement extrêmement difficiles à atomiser. De plus, les plus grandes vitesses accroissent notablement la quantité de peinture qu'il est possible d'atomiser à l'aiae d'un seul applicateur. Lors de l'utilisation d'un atomiseur rotatif électrostatique, de la mousse ou des bulles peuvent par- fois faire apparaître des défauts dans le revêtement appliqué, ces défauts se manifestant sous un aspect ana- logue à celui du papier de verre, sous la forme d'un voile qui détruit le brillant ou d'une surface rugueuse. La cause de ces défauts n'est pas connue, bien que l'on pense généralement qu'ils résultent "d'air piégé" retenu dans certaines des particules de peinture atomisée -5 et provoquant le moussage de ces particules. Un procédé pour minimiser les défauts des couches de finition obtenues au moyen d'atomiseurs rotatifs à très grande vitesse est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 148 932. Ce brevet a trait à une coupelle rotative d'atomisation qui présente plusieurs gorges peu profondes situées à proximité de sa périphérie, orientées dans une direction radiale et ayant une profondeur qui augmente dans la direction d'écoulement de la peinture, ces,gorges aboutissant au bord de décharge de la coupelle. Bien que ces gorges permettent de minimiser efficacement la quan- tité d'air retenu ou d'autres sources de défauts du revêtement appliqué, elles élèvent les coûts de fabrication de la coupelle. Les gorges rendent également très fragile le bord de la coupelle. Il a été également suggéré, dans la demande de brevet britannique NO 2 041 248A, d'arrondir totalement le bord de décharge d'une coupelle à paroi épaisse afin de réduire ou d'éliminer les défauts du revêtement appliqué. Cependant, conformément à la présente invention, il est apparu inutile d'arrondir totalement le bord de décharge pour éliminer les problèmes. L'invention concerne une coupelle rotative d'atomisation à très grande vitesse conçue pour éliminer la mousse ou les bulles qui font apparaître, dans le revêtement appliqué, des défauts sous la forme d'un aspect analogue à celui du papier de verre, d'un voile ou d'une surface rugueuse. La peinture arrive en continu d'une source classique d'alimentation dans une chambre de réception de peinture située à la partie arrière de la coupelle rotative de l'atomiseur. Lorsque la coupelle est mise en rotation à vitesse élevée, la force centrifuge provoque l'écoulement de la peinture par des ouvertures de distribution vers une surface intérieure et sensible- ment conique d'écoulement située sur le côté de décharge de la coupelle. La force centrifuge provoque également un écoulement de la peinture le long de la surface inté- rieure conique sous la forme d'une pellicule continue, vers un bord effilé de décharge formé entre la surface conique et l'extrémité avant de la coupelle. Là paroi de l'extrémité avant de la coupelle présente une épaisseur prédéterminée et forme un bord effilé de décharge à la surface intérieure, cette paroi étant arrondie à la surface extérieure. L'extrémité avant peut présenter un méplat entre le bord effilé de décharge et la surface extérieure arrondie, ou bien elle peut passer directement du bord effilé de décharge dans la surface extérieure arrondie. Le rayon du bord arrondi est compris dans une plage partant de 1 mm et s'élevant à une valeur égale à l'épaisseur de la paroi à l'extrémité avant de la cou- pelle. En arrondissant la surface extérieure de l'extré- mité de décharge, on élimine l'air retenu ou toute autre cause de formation de bulles dans le revêtement appliqué, quand bien même la coupelle rotative de l'atomiseur est mise en oeuvre à des vitesses extrêmes qui peuvent être de l'ordre de 40 000 tr/min ou plus. Dans une forme de réalisation modifiée de la coupelle rotative d'atomi- sation selon l'invention, un léger chanfrein ou une légère inclinaison est formé sur l'extrémité de décharge de la coupelle à la place du bord extérieur arrondi. En d'autres termes, l'extrémité avant de décharge de la coupelle est située sur une surface de révolution qui est sensiblement conique et dont le sommet se trouve sur l'axe de rotation, en un point légèrement espacé vers l'extérieur de l'extrémité de décharge. L'angle de base de la surface conique est compris entre 7 et 200 pour être efficace. En chanfreinant l'extrémité avant de la coupelle, on élimine les retenues d'air ou toute autre cause d'apparition de bulles dans le revêtement appliqué. L'invention a donc pour objet un moyen peu coûteux pour éliminer les bulles des revêtements appli- qués à l'aide d'un atomisateur rotatif électrostatique à très grande vitesse. L'invention a également pour objet une coupelle d'atomisation rotative dont la structure est conçue pour éliminer les bulles des revêtements appliqués, ces bulles apparaissant autrement lorsque la coupelle est mise en oeuvre à des vitesses supérieures à environ 000 tr/min. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: - la figure 1 est une vue de face de la coupelle rotative d'atomisation selon l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; et - la figure 3 est une coupe, analogue à celle de la figure 2, montrant une forme de réalisation modifiée de la coupelle rotative d'atomisation selon l'invention. Les figures, et plus particulièrement les figures 1 et 2, représentent une première forme de réa- lisation de la coupelle rotative 10 d'atomisation selon l'invention. La coupelle rotative est usinée dans un bloc unique de matière qui peut être constitué, par exemple, d'un alliage d'aluminium. La coupelle 10 comprend généralement une enveloppe 11 et un moyeu central 12 qui divise. l'enveloppe 11 en une chambre 13 de réception de peinture et une chambre 14 de décharge de peinture. Le moyeu 12 présente une ouverture centrale conique 15 qui reçoit une extrémité conique correspondante 16 d'un arbre 17 d'entraînement. Un écrou 19 de serrage est vissé sur une extrémité filetée 18 de l'arbre 17 afin de retenir la coupelle 10 d'atomisation sur l'arbre 17. La conicité de l'extrémité 16 de l'arbre et l'écrou 19 de serrage s'associent pour empêcher tout glissement entre l'arbre 17 et la coupelle 10 d'atomisation lorsque l'arbre 17 est mis en rotation à une vitesse très élevée. L'arbre 17 peut être constitué, par exemple, par l'arbre d'une turbine à air à grande vitesse et il peut être entraîné à des vitesses de rotation de l'ordre de 10 000 à 40 000 tr/min ou plus. Un tube 20 d'alimentation en peinture passe dans une ouverture arrière 21 ménagée dans la coupelle 10 et pénètre dans la chambre 13 de réception de peinture. Cette chambre 13 comporte des côtés sensiblement coniques 22 dont le diamètre augmente de l'ouverture arrière 21 vers le moyeu 1.2. Lorsque la peinture s'écoule d'une source classique d'alimentat oxl et de dosage de peinture (non représentée) par le tube 20 dans la chambre 13, elle est accélérée, en contact avec les côtés 22, jusqu'à sensiblement la vitesse de la coupelle 10 en rotation. La force centrifuge agissant sur la peinture en rotation provoque l'écoulement de cette peinture le long des côtés inclinés 22 de la chambre, vers plu- sieurs ouvertures 23 espacées sur le pourtour de la chambre 13, entre les côtés 22 et le moyeu 12. Les ouver- tures 23 sont espacées sur le pourtour de la chambre 13, traversent le moyeu 12 et sont inclinées vers l'exté- rieur afin que la force centrifuge provoque l'écoulement de la peinture de la chambre 13 de réception vers la chambre 14 de décharge. La peinture entrant par les ouver- tures 23 dans la chambre 14 forme une pellicule qui s'écoule radialement vers l'extérieur le long de la sur- face intérieure sensiblement conique 24, vers un bord de décharge formé entre la surface conique 24 et une extrémité avant plate 26 de la coupelle 10. Une source d'alimentation en courant continu sous haute tension (non représentée) est connectée entre le moteur de commande de l'arbre 17 et les pièces ou articles à revêtir. Par conséquent, un potentiel élevé est appliqué par l'arbre 17 à la coupelle 10. Lorsque la peinture arrive dans la coupelle 10 par le tube 20 d'alimentation et qu'elle s'écoule à travers la coupelle 10, elle se charge électrostatiquement. La peinture chargée s'écoule le long de la surface intérieure conique 24 de la chambre 14 de décharge vers le bord 25 de décharge o elle est atomisée en très petites particules. Conformément à l'invention, il est apparu qu'en formant un rayon 27 sur la périphérie de l'enveloppe 11, entre l'extrémité avant 26 et une surface extérieure 28 de la coupelle, on élimine la formation de bulles dans la matière de revêtement appliqué, ces bulles étant supposées être dues à de l'air "piégé" ou retenu. Le rayon 27 doit être d'au moins 1 mm pour réduire ou éliminer effica- cement les bulles et il peut s'élever jusqu'à une valeur égale à l'épaisseur de la paroi de l'enveloppe 11 à l'extrémité avant 26. En d'autres termes, si l'épaisseur de la paroi, à l'extrémité avant 26, est de 2,5 mm, le rayon 27 doit être compris dans la plage s'étendant de 1 à 2,5 mm. En variante, si l'épaisseur de la paroi est portée à 5 mm, le rayon 27 doit alors être compris dans la plage s'étendant de 1 à 5 mm. Des essais ont montré que dans le cas o le rayon est inférieur à environ 1 mm, il n'élimine pas efficacement les bulles formées dans le revêtement appliqué. Par exemple, il est apparu qu'un rayon de 0,75 mm est totalement inefficace, tandis qu'un rayon de 1,15 mm ou plus élimine efficacement et à peu près en totalité le problème des bulles. -La figure 3 représente en coupe une forme de réalisation modifiée d'une coupelle rotative 30 d'atomi- sation selon l'invention. La coupelle 30 est analogue à la coupelle 10 et les parties correspondantes des cou- pelles 30 etl10 portent les mêmes références numériques. La coupelle 30 comprend d'une manière générale une enve- loppe 11 qui délimite une chambre 13 de réception de peinture et une chambre 14 de décharge de peinture. Les chambres 13 et 14 sont séparées par un moyeu 12 au moyen duquel la coupelle 30 est montée sur un arbre 17 d'en- traînement. La peinture arrive d'une source extérieure classique (non représentée) par un tube 20 dans la chambre 13 de réception et elle s'écoule de cette chambre par des ouvertures 23, ménagées dans le moyeu 12, vers la chambre 14 de décharge. La peinture sortant des ouver- tures 23 s'écoule en formant une pellicule vers l'exté- rieur, le long d'une surface intérieure conique 24 de la chambre 14 de décharge jusqu'à un bord 31 de décharge situé à l'extrémité avant 32 de la coupelle 30. L'écou- lement de la peinture est provoqué par la force centri- fuge résultant de la vitesse de rotation élevée de la coupelle 30. Selon l'invention, il est apparu possible d'éliminer pratiquement toutes les bulles apparaissant dans la peinture appliquée en réalisant sous une légère inclinaison l'extrémité avant 32 de la coupelle ou, en d'autres termes, sous la forme d'une surface annulaire située sur un cône imaginaire dont le sommet 33 se trouve sur l'axe de l'arbre 17 d'entraînement, en avant de l'extrémité avant 32 de l'enveloppe. La surface conique imaginaire portant l'extrémité avant 32 présente un angle de base e compris entre environ 7 et environ 200. Pour des angles inférieurs à environ 70 ou supérieurs à envi- ron 20 , l'extrémité avant 32 de l'enveloppe 11 ne permet pas de réduire efficacement le problème des bulles dans la couche de finition appliquée, ces bulles ayant pour résultat de donner à cette couche un aspect analogue à celui du papier de verre, de former un voile qui détruit le brillant ou de rendre la surface sensiblement rugueuse. Il convient de noter que l'arrondissement du bord extérieur de l'extrémité avant de la coupelle rotative d'atomisation à un rayon d'au moins 1 mm ou la formation d'une légère pente sur le bord avant demandent un coût notablement inférieur à celui demandé pour la fabrication d'une coupelle comportant un certain nombre de gorges effilées et de plus en plus profondes, ménagées dans la surface intérieure d'écoulement de la coupelle. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la coupelle rotative d'atomisa- tion décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Coupelle rotative d'atomisation destinée à un applicateur de peinture liquide du type comportant cette coupelle rotative (10) d'atomisation entraînée à grande vitesse par un moteur et de laquelle des parti- cules de peinture atomisées et chargées électrostatique- -ment sont déchargées, la coupelle rotative d'atomisation étant caractérisée en ce qu'elle comprend une enveloppe (11) qui délimite une surface sensiblement conique (24) d'écoulement de peinture dont le diamètre s'élève d'une valeur minimale à une valeur maximale située à un bord (25) de décharge de peinture, à une extrémité avant (26) de l'enveloppe, cette dernière présentant une surface extérieure (28) et la paroi de son extrémité avant ayant une épaisseur prédéterminée et un rayon (27) d'au moins 1 mm, formé entre ladite surface extérieure et ladite extrémité avant, la coupelle comportant également des moyens (23) d'alimentation en peinture qui produisent un écoulement continu de la peinture vers ladite surface d'écoulement, en un point proche du diamètre minimal. 2. Coupelle rotative d'atomisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rayon entre la surface extérieure et l'extrémité avant est comprise dans une plage partant de 1 mm et s'élevant jusqu'à ladite épaisseur prédéterminée de la paroi. 3. Coupelle rotative d'atomisation destinée à un applicateur de peinture liquide du type comportant une telle coupelle rotative (30) d'atomisation entraînée à grande vitesse par un moteur et de laquelle des parti- cules de peinture chargées électrostatiquement sont déchargées, la coupelle étant caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe (11) qui délimite une surface sensiblement conique (24) d'écoulement de la peinture dont le diamètre augmente d'une valeur minimale jusqu'à une valeur maximale présentée à un bord (31) de décharge de la peinture, à une extrémité avant (32) de l'enveloppe, la paroi de l'extrémité avant de cette dernière ayant une épaisseur prédéterminée et ladite extrémité avant de 250 1 075 l'enveloppe étant située sur une surface conique droite de révolution dont le sommet (33) se trouve sur l'axe de rotation de la coupelle et est espacé vers l'extérieur de ladite coupelle, la surface conique ayant un angle de base (8) compris entre environ 7 et 200, la coupelle comportant également des moyens (23) d'alimentation en peinture, produisant un écoulement continu de peinture sur ladite surface d'écoulement, en un point proche du diamètre minimal. 4. Procédé d'application de peinture liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner une coupelle rotative (10) d'atomisation autour d'un axe à une vitesse d'au moins 10 000 tr/min, à appliquer une haute tension à cette coupelle, à alimenter une surface conique intérieure (24) d'écoulement de la coupelle en un courant continu de peinture, à partir d'un point adjacent à un diamètre minimal de cette surface d'écoule- ment, à décharger des particules de peinture chargées électrostatiquement et atomisées à partir d'un bord (25) de décharge de la peinture situé à une extrémité avant plane (26) de la coupelle, et à réaliser, entre une surface extérieure (28) de la. coupelle et ladite extré- mité avant, un rayon (27) d'au moins 1 mm et pouvant s'élever jusqu'à une valeur égale à l'épaisseur de la paroi de la coupelle à ladite extrémité avant. 5. Procédé d'application de peinture liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner une coupelle rotative (30) d'atomisation autour d'un axe à une vitesse d'au moins 10 000 tr/min, à appliquer une haute tension à la coupelle, à alimenter en peinture une surface conique intérieure (24) d'écoulement présen- tée par la coupelle, au moyen d'un courant continu de peinture à partir d'un point adjacent à un diamètre minimal de ladite surface d'écoulement, à décharger les particules de peinture chargées électrostatiquement et atomisées à partir d'un bord (31) de décharge de peinture situé à une extrémité avant (32) de la coupelle, _t à réaliser sur ladite extrémité avant de la coupelle une 1 0 surface située sur un cône droit de révolution dont le sommet (33) se trouve sur l'axe de rotation de la coupelle et est espacé vers l'extérieur de ladite coupelle, le cône droit de révolution ayant un angle de base compris entre environ 7 et 200.