Brevet FR2539553A1 — publié le 19840720

i 2539553 La présente invention concerne un procédé nouveau de fabrication d'un tube à rayons cathodiques et elle vise plus particulièrement un procédé selon lequel un ensemble de panneaux de plaque frontale partiellement terminé subit une cuisson, le panneau étant ensuite scellé, par action de la chaleur, sur un ensemble tronconique en forme d'entonnoir. Un tube image pour latélévision en couleur, qui constitue untype particulier de tube à rayons cathodiques, est généralement préparé par un pro- cédé mettant en oeuvre les étapes suivantes a) production d'une structure d'écran luminescent d'observation sur la surface interne d'un panneau de plaque frontale; b) cuisson du système de panneau ainsi obtenu, dans de l'air, à des températures élevées pour éliminer l'humidité et pratiquement toutes les ma- tières organiques de la structure de l'écran; c) scellement par la chaleur du panneau sur la grande ouverture d'une partie tronconique en forme d'entonnoir, en cuisant le système panneau - partie tronconique, dans de l'air à températures élevées et, d) scellement d'un ensemble de monture de canon électronique dans le col fixé à la partie tronconique et enfin, e) mise sous vide et scellement de l'ensemble ainsi réalisé. Pour réduire les coûts de fabrication d'un tube àrayons cathodiques et également diminuer la quantité d'énergie (en particulier de combustible), nécessaire à la fabrication du tube, il est préférable de combiner les étapes de cuisson et de chauffage b) et c) Les tentatives qui ont été faites pour effectuer cette combinaison n'ont été que partiellement couronnées de succès, pour l'une ou plusieurs des raisons suivantes: Certaines méthodes antérieures sonttrop lentes pour pouvoir être mises en oeuvre dans un cycle de fabrication industrielle normal. Certains procédés antérieurs n'éliminent pas totalement tous les matériaux organiques, dans la structure de l'écran ou nuisent aux performances de l'écran d'observation. D'autres procédés connus produisentun joint décoloré, entre le panneau et la partie tronconique en forme d'entonnoir, qui peut être le siège de courts-circuits électriques, en présence des champs électriques qui exis- tent normalement, lors du fonctionnement du tube à rayons cathodiques. Le procédé objet de cette invention, comme certains procédés 2 253955 w antérieurs, consiste à sceller sous l'effet de la chaleur, un panneau de pla- que frontale en verre sur une partie tronconique en forme d'entonnoir en verre à laquelle est fixé un col ouvert, relativement étroit et, en même temps, à éliminer par cuisson des quantités substantielles de matières orga- niques des revêtements situés sur les surfaces internes du panneau et de la partie tronconique L'étape de scellement par la chaleur et de cuisson est effectuée à des températures élevées dans une atmosphère sensiblement cal- me Selon le procédé objet de cette invention, on dirige de façon intermittente, des jets ou des bouffées de gaz contenant de l'oxygène dans le col de ladite partie tronconique, pendant la période de chauffage de l'étape de scellement par la chaleur. De préférence, le procédé selon l'invention est mis enoeuvre en utilisant de l'air sec à des températures comprises entre environ 150 et 450 'C L'expression "de façon intermittente" signifie que les jets de gaz sont émis pendant une portion d'un intervalle de temps et ne sont pas souffléspen- dant une portion d'un intervalle de temps suivant Les jets peuvent s'écouler dans n'importe quelle direction, cependant ils sont, de préférence, dirigés selon un angle relativement faible par rapport à l'axe longitudinal du col du tube à rayons cathodiques. Grâce au procédé selon l'invention, une étape de cuisson unique per- met d'éliminer sensiblement toutes les matières organiques de la structure de l'écran Par ailleurs, ce procédé permet de produire un joint scellé panneau - partie tronconique acceptable, en utilisant le cycle thermique de scellement normal, il ne nuit pas aux performances de l'écran de visualisation et il est compatible avec les autres étapes du procédé de fabrication d'un tube à rayons cathodiques. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressor- tiront de la description faite ci-après, en référence auxdessins annexés qui en illustrent divers exemples de mise en oeuvre Sur les dessins la Figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe d'un four périodique, pour la mise en oeuvre d'un premier exemple de réalisation de l'invention; la Figure 2 est une vue schématique en élévation et coupe partielle d'un four à bande continue, pour la mise en oeuvre d'un second exemple de réalisation de l'invention; la Figure 3 est une vue partielle prise selon 3-3 de la Figure 2 la Figure 4 est une vue partielle prise selon 4-4 de la Figure 2 et, la Figure 5 représente le profil des températures du bord d'en- trée (antérieur) d'un tube traversant le four illustré sur la Figure 2. Les étapes du procédé selon l'invention sont généralement les m P- mes que celles qui sont mises en oeuvre lors de la fabrication d'un tube à rayons cathodiques à masque d'ombre, Généralement, lors d'une telle fabrication, -un panneau de plaque frontale en verre est scellé par la chaleur, à l'aide d'une fritte de verre dévitrifiable, selon un procédé décrit par exemple dans le brevet américain N O 25 791 ("Reissue") du 8 juin 1965, de manière à former la bulbe (ampoule) ou l'ensemble panneau partie tronconique en forme d'entonnoir. Avant de sceller par la chaleur le panneau sur la partie tronconique, on monte un système-de masque dans le panneau de plaque frontale et on réalise une struc- ture d'écran de visualisation sur la surface interne du panneau De même, la partie tronconique en forme d'entonnoir est pourvue d'un revêtement interne électriquement conducteur, qui peut être constitué de graphite et d'un liant La partie tronconique en forme d'entonnoir comporte un cône, conçu et réalisé de manière à être scellé sur le panneau de plaque frontale par son extrémité la plus large, et un col cylindrique qui en fait partie intégrante, à son extrémité la plus étroite, qui est conçu de manière à recevoir la tige du système de monture. Généralement, la structure d'écran de visualisation et de panneau est cuite dans de l'air, à des températures élevées, afin d'éliminer l'humidité et les matières organiques, cette opération étant réalisée sous la forme d'une étape séparée, avant l'opération de scellement par la chaleur de panneau sur la partie tronconique en forme d'entonnoir Le procédé selon cette invention diffère des procédés classiques en ce que l'étape ultérieure de scellement par la chaleur est modifiée de manière que les résultats des deux étapes soient obtenus par une seule cuisson, ce qui permet d'économiser du temps de travail, des équipements, de l'énergie et de l'espace. Le procédé selon cette invention peut être mis en oeuvre dans un four périodique, tel que le four 21, représente schématiquement sur la Figure 1, dans lequel les parties devant être scellées sont supportées par une monture de scellement 23 qui reste fixe pendant tout le déroulement du traitement thermique. La monture fixe de scellement 23 comprend un bâti tubulaire, supporté par un socle 25, en céramique réfractaire, muni d'un trou 2-7 Le socle 25 est suppor- 4 2539555 té à l'aide d'une pluralité de blocs 29, encéramique réfractaire, qui repo- sent sur la sole 30 du four. Une partie tronconique en forme d'entonnoir, en verre, 31 repose sur des bras de support 33 de la monture 23, le col 35 étant placé en bas et liextrémité ouverte vers le haut Le col 35 possède un axe longitudinal de col 37, qui fait un angle ailgu avec la verticale, L'extrémité ouverte de col 35 est située au-dessus du trou 27 et elle en est espacée Le bord supérieur de la partie tronconique 31 comprend un cordon de scellement, qui est pourvu -d'une couche 38 d'un matériau de fritte de verre Un panneau de plaque frontale en verre 39 possède un cordon de scellement correspondant, qui repose sur la couche 38 du matériau de scellement. Un tube 40 traverse un petittrou 41, prévu dans la sole 30 du four, à l'opposé du trou 27 prévu dans le socle 45 et à une certaine distance de ce trou Le tube 40 possède un axe 42, qui traverse le trou 27 et qui recoupe l'axe du col 37, sensiblement sur l'extrémité ouverte du col 35, selon un an- gle aigu 43 Le tube 40 est alimenté, de façon intermittente, par de l'air pro- venant d'une source 45, par l'intermédiaire d'une valve à commande manuelle 47 et d'une valve 49 à commande par le temps Le four 21 est chauffé selon un processus de commande et de contrôle connu, en utilisant des éléments chauffants à résistances électriques (non représentés sur le dessin). Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, les diverses parties sont assemblées de la manière représentée sur la Figure 1, la valve manuelle 47 étant ouverte L'atmosphère du four 21 est de l'air à l'état calme. -Le four 21 est chauffé jusqu'à une température d'environ 440 'C, en environ 85 minutes, cette température étant ensuite maintenue pendant 55 minutes, après quoi le four 21 est refroidi jusqu'à la température ambiante, en environ minutes Pendant les 25 minutes initiales de la période de chauffage, il ne circule pas d'air au-travers du tube 40 Ensuite, pendant les 60 minutes restantes de la période de chauffage, lorsque la température du four est com- prise entre 150 et 450 'C, la valve 49, commandée par le temps, s'ouvre al- ternativement pendant environ 20 secondes et elle se ferme pendant environ secondes, ce qui permet à des jets d'air de sortir par intermittence du tube 40 pour être dirigés vers l'extrémité ouverte ducol 35 A la fin de la période de chauffage, la valve à commande par temps 49 est fermée et elle demeure fermée pendant le reste du déroulement du cycle de chauffage. 253955 i L'effet des jets intermittents d'air dans une atmosphère calme, lors de la période de chauffage, est d'entraîher et d'évacuer les gaz qui sont présents à l'intérieur de la partie tronconique en forme d'entonnoir 31 et de les remplacer par de l'air D'autres techniques ont été utilisées, mais elles se sont montrées moins efficaces C'est ainsi que par exemple, un jet continu d'air, à la place de jets intermittents, n'est pas aussi efficace, étant donné qu'on pense qu'un jet continu piège les gaz dans la partie tronconique au lieu de les évacuer De même, une atmosphère turbulente dans le four, en l'absence de jets, n'est pas aussi efficace car on pense qu'il existe alors un très mauvais échange de gaz entre l'atmosphère du four et celle qui est située dans la partie tronconique en forme d'entonnoir, au-travers du col L'axe 37 du col peut faire n'importe quel angle 43, par rapport à l'axe 42 du tube Pour un angle nul, les deux axes sont parallèles, les échanges gazeux au travers du col 35 sont rai- sonables, mais ils sont augmentés lorsque la valeur de l'angle s'accroît jusqu'à environ 150 On peut utiliser n'importe quel gaz contenant de l'oxygène, cepen- dant il est préférable d'utiliser de l'air, plus particulièrement de l'air sec pré- sentant un point de rosée inférieur à -40 e C environ. Le procédé selon la présente invention peut être également mis en oeuvre dans un four tunnel continu, tel que le four 51 représenté sur les Figures 2, 3 et 4, qui comprend une chambre chauffée à trois zones, dans laquelle rè- gne une atmosphère relativement calme, à l'exception des caractéristiques dé- crites ci-après, conformes au procédé objet de cette invention Une bande sans fin 53, constitué d'un treillis d'acier, est supportée par un galet monte fou 55, à l'extrémité d'entrée et par un galet moteur 57,à l'extrémité de sortie, ces deux galets 55 et 57 étant situés à l'extérieur de la chambre La bande sans fin 53 passe au-dessus du galet fou 55, traverse la chambre par l'intermédiaire de ses ouvertures prévues à chacune de ses extrémités, sur des galets fous intermédiaires 56, placés dans la chambre et ensuite sur le galet d'entraînement 57 La bande 53 revient en-dessous et à l'extérieur de la chambre vers le galet 55. La bande sans fin 53 circule au-travers dufour tunnel 51, selon une vitesse qui est telle que chaque point de la bande reste dans la chambre, pendant environ 300 minutes ( 5 heures), de la façon suivante: 90 minutes dans la zone de cuisson, 60 minutes environ dans la zone centrale de rechauffage et environ 150 minutes dans la zone de refroidissement La vitesse de dépla- 6 253955 t cernent de la bande sans fin 53 et le temps de présence dans la chambre peu- vent varier considérablement de ceux indiqués ci-dessus, qui ne sontdonnés qu'à titre d'exemples. Lorsque la bande sans fin 53 se déplace, des montures 59, simi- laires à la monture 23, représentée sur la Figure 1, sont placées sur la bande 53, cinq montures 59 étant placées en ligne sur la bande 53 Chacune de ces montures 53 est alors chargée par un ensemble plaque frontale partie tron- conique, en disposant le col vers le bas, chaque partie tronconique en forme d'entonnoir 61 étant pourvue d'une couche, 63 d'un matériau de scellement de fritte de verre, sur son cordon de scellement à son extrémité la plus large. Ensuite, on place un panneau de plaque frontale 65, comportant une structure d'écran non cuite sur sa surface extérieure, sur la partie tronconique 61, avec un cordon de scellement correspondant, sur la couche de matériau de scelle- ment 63 Des lignes successives de montures sur la bande sans fin en déplace- ment, permettent d'obtenir cinq colonnes de montures 59, se déplaçant au- travers de la chambre de four 51. Dans chaque monture 59, la partie tronconique 61 est inclinée de manière que l'extrémité ouverte du col 67 de cette partie 61, soit inclinée sur la verticale vers le galet moteur 57, selon unangle aigu 69 d'environ 150 et également inclinée vers le centre de la bande sans fin 53, selon un angle aligu 71 de l'ordre de 10 Un distributeur 73, comportant une pluralité de buses espacées 75, dirigées verticalement vers le haut, au- travers de la bande 53, est placé verticalement sous le col 67 de chaque colonne de montures et égale- ment sous la bande 53 Chaque distributeur 73 est raccordé à une conduite principale 77, qui est reliée à une source d'air comprimé (non représentée), par l'intermédiaire d'une valve à commande manuelle 79, d'une valve de sortie à pression constante 81, d'un système de séchage 83, d'un débitmètre 85 et d'une valve de commande et de contrôle 87 Le système de buses 75 s'étend au-dessus d'une partie seulement de la zone de chauffage du four. Dans l'exemple de mise en oeuvre et de réalisation décrit ci-dessus, la bande sans fin 53, portant les montures 59, se déplace à une vitesse sensi- blement constante dans la direction du galet d'entraînement 57 En même temps, de l'air sec circulant au-travers de la conduite d'alimentation 77, est distribué aux cinq distributeurs 73 et il sort ensuite, sous la forme de courants constants, au-travers des buses 75, en étant dirigé verticalement 7 2539553 vers le haut, au-travers de la bande 53 Etant donné que les montures 59 se déplacent, les extrémités ouvertes des cols 67 des parties tronconiques en forme d'entonnoir, passent sur des jets successifs, sortant des colonnes de buses situées en-dessous d'elles Les extrémités ouvertes des cols 67 sont alternativement sur et en-dehors de la trajectoire des courants gazeux, pro- venant de jets émis par les bu'ses successives, qui sont espacées suffisamment. L'effet sur chaque partie tronconique 61 est d'être soumis à des jets de gaz contenant de l'oxygène, dirigés de façon intermittente sur le col de cette partie tronconique. La Figure 5 est une courbe qui montre la valeur de la température (exprimée en 'C) sur les bords extérieurs des cordons de scellementd'un ensemble panneau partie tronconique d'un tube classique 100 , 25 V, lorsque celui-ci traverse le four 51, en fonction du temps (en minutes) passé dans le four 51 La zone munie de hachures sur cette Figure 5, indique la portion du cycle de chauffage, durant laquelle les jets d'air sont appliqués Aucun jet n'a été appliqué par ailleurs durant le cycle A l'exception des courants de convexior qui sont généralement tout à fait faible, l'atmosphère du four est essentielle- ment calme. Il demeure bien entendu que cette invention n'estpas limitée aux différents exemples de mise en oeuvre décrits ci-dessus, mais qu'elle en en- globe toutes les variantes. 8 2539553 REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un tube à rayons cathodiques qui con- siste à-sceller par la chaleurun panneau de plaque frontale sur un élément tronconique enverre en forme d'entonnoir, cet élément comportant un col ou- vert, relativement étroit, fixé à l'une de ses extrémités et, simultanément, à éliminer par la cuisson des quantités substantielles de matières organiques, à partir des revêtements des surfaces situées à l'intérieur dudit panneau et dudit élément tronconique, ledit scellement par la chaleur et ladite cuisson étant réalisés à des températures élevées dans une atmosphère relativement calme, ce procédé qui comporte en outre une période de'réchauffage et une période de refroidissement, étant caractérisé en ce qu'il consiste à souffler par intermittence, des jets d'un gaz contenant de l'oxygène, dirigés dans le col ( 35, 67) dudit élément tronconique en forme d'entonnoir ( 31, 61), au moins pendant la période de réchauffage. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le souf- flage de jets de gaz contenant de l'oxygène, dirigés dans ledit col, est effectué à des températures comprises entre 150 et 450 'C environ. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits jets sont en action, pendant au moins 20 secondes et sont interrompus pendant au moins 20 secondes, pendant chaque intervalle d'une pluralité d'intervalles de cinq minutes. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits jets sont en action pendant une portion substantielle de chaque intervalle d'une pluralité d'intervalles d'une minute-. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits jets sont en action pendant environ 20 secondes, durant chacun desdits inter- va lle s. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène est de l'air. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène est de l'air, présentant un point de rosée inférieur à -400 C- 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal ( 37) dudit col ( 35, 67) fait un angle argu ( 43, 69), avec la direc- tion de l'écoulement desdits jets. : 9 253955 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'axe longitudinal ( 37) dudit col faitun angle aigu ( 43, 69) de l'ordre de 15 , avec la direction de l'écoulement desdits jets. r