Brevet FR2542637A1 — publié le 19840921

DISTRIBUTION REGULIERE D'UN SOLIDE PULVERULENT SUR UN SUBSTRAT EN VUE DE SON REVETEMENT La présente invention se rapporte à la distribution homogène d'un produit pulvérulent à travers une fente, sur un substrat, notam- ment du verre, en vue de son revêtement par une pellicule à propriétés particulières notamment optiques ou électriques. Il est connu par le brevet FR 2 427 141 de distribuer en continu sur un substrat tel qu'un ruban de verre des produits pulvéru- lents en suspension dans un gaz, au travers d'une fente de distribution disposée au dessus du verre Ladite fente est l'extrémité basse d'une buse qui comprend une cavité s'étendant sur toute la longueur de la bu- se ayant en coupe transversale une forme de venturi, alimentée par une pluralité de conduits élémentaires de même longueur résultant de la subdivision d'un conduit unique d'alimentation en poudre en suspension dans un gaz, une large chambre d'homogénéisation approximativement pa- rallèlépipédique s'étendant sur toute la longueur de la buse dans la- quelle débouche la cavité en forme de venturi et recevant également du gaz sous pression réalisant des turbulences destinées à homogénéiser le mélange de poudre et de gaz, puis faisant suite à la chambre d'homogé- néisation et en communication avec elle par un passage étroit s'éten- dant sur toute la longueur de la buse, un divergent puis un convergent qui aboutit à la fente de distribution. Cette buse donne des résultats intéressants mais elle est malgré tout assez sensible à l'encrassement et nécessite périodiquement un nettoyage pour continuer à fonctionner correctement ce qui entraine une perte de production D'autre part elle est prévue pour une longueur de fente de distribution de 250 à 650 mm, et pour revêtir des rubans de verre de plusieurs mètres de largeur on doit disposer bout à bout plu- sieurs buses identiques Un problème d'absolue identité ou d'équilibra- ge des différentes buses ainsi associées se pose alors pour assurer une distribution régulière sur toute la largeur du verre Il serait préfé- rable de disposer d'une seule buse ayant une fente de distribution d'une longueur égale aux plusieurs mètres de largeur du ruban de verre, mais on constate que lorsqu'on augmente de façon importante la longueur de la buse, la régularité de distribution est perturbée, notamment la trace des alimentations de poudre par les conduits élémentaires se retrouve sur le verre et l'encrassement est plus-rapide. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et elle propose pour cela un procédé et un dispositif permettant de recou- vrir plusieurs mètres de largeur de support en particulier toute la largeur d'un ruban de verre fabriqué sur une installation "floath, dans lesquels l'encrassement est évité, et grâce auxquels la régularité de distribution dans le temps et dans l'espace est obtenue. Ce procédé pour distribuer de façon régulière une poudre sur un substrat, dans lequel on introduit la poudre à distribuer par une pluralité d'alimentations séparées à l'entrée d'une enceinte close dé- bouchant uniquement en regard du substrat à revêtir, est tel qu'on souffle des gaz à l'entrée de ladite enceinte uniformément dans tout le volume de ladite entrée d'enceinte de façon à créer desturbulences, on canalise la poudre en suspension dans le gaz entre les parois en regard de l'enceinte de façon à en former une lame peu épaisse dont la lon- gueur s'étend sur toute la largeur du substrat, on enveloppe cette lame de poudre en suspension par deux jets de gaz supplémentaires s'étendant sur toute sa longueur dirigés sensiblement en direction du substrat, ayant même vitesse que la lame de poudre enveloppée et on l'accélère régulièrement jusqu'à sa sortie de l'enceinte en direction du substrat, en faisant converger les parois de ladite enceinte qui la contiennent. Dans ce procédé également, les gaz soufflés à l'entrée de l'enceinte et destinés à créer des turbulences sont dirigés sensible- ment suivant une direction perpendiculaire à celle de la progression de la poudre vers le substrat. Avantageusement la section de passage de la poudre est con- servée lorsque la poudre libérée par les alimentations multiples arrive dans l'enceinte close. L'invention propose également une buse de projection de pou- dre sur un substrat dont la longueur s'étend sur toute la dimension du substrat, cette buse étant telle qu'elle comporte une enceinte la tra- versant sur toute sa hauteur et s'étendant sur toute sa longueur, ter- minée par une fente de distribution, ladite enceinte étant formée de deux portions se faisant suite, alignées et régulièrement convergentes en direction du substrat, la portion d'entrée recevant une pluralité de conduits d'alimentation en poudre dirigés en direction du substrat, re- cevant également perpendiculairement aux conduits d'alimentation en poudre, un gaz d'homogénéisation réparti uniformément sur toute la lon- gueur de l'enceinte, et débouchant en même temps que deux fentes d'ame- née d'un gaz d'accélération qui s'étendent sur ses deux côtés et sur toute sa longueur à l'origine de la seconde portion de l'enceinte, cet- te seconde portion aboutissant à la fente de distribution à son autre extrémité. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en réfé- rence aux figures qui représentent Fig 1 une buse suivant l'invention en coupe transversale, Fig 2 une vue partielle de la buse de la fig 1 en coupe longitudinale au niveau des conduits d'alimentation en poudre. La figure 1 montre en coupe transversale une buse 1 de dis- tribution de poudre conforme à l'invention Elle s'étend au dessus de toute la largeur pouvant aller d'une cinquantaine de centimètres à plu- sieurs mètres d'un substrat 2, à revêtir par la poudre, le substrat et la buse étant animés d'un mouvement de translation l'un par rapport à l'autre Ce substrat 2 sera notamment un ruban de verre défilant à vi- tesse uniforme sous la buse 1 maintenue fixe. Cette buse 1 est formée d'un corps 3, traversé sur toute sa hauteur et toute sa longueur, par une enceinte 4 étroite dans laquelle devra circuler la poudre et qui se termine à l'extrémité de sortie ou basse dans la configuration représentée, par une fente 5 de distribu- tion La largeur de cette enceinte n'est que de l'ordre du 1/50 ème au 1/100 ème de sa hauteur et ses variations sont relativement peu impor- tantes et restent de toute façon continues et régulières Cette encein- te 4 est alimentée, d'une part en poudre à distribuer à son extrémité supérieure, d'autre part en divers courants gazeux. Le corps 3 de buse renferme, plus spécialement dans sa por- tion basse, des organes de refroidissement tels que 6, par exemple des circuits d'eau, pour éviter l'échauffement trop important du nez de bu- se du fait de la proximité du substrat 2 généralement porté à tempéra- ture élevée en vue du revêtement par la poudre. Le corps 3 de buse comporte également divers renforts ou en- tretoises tels que 7 assurant son indéformabilité. La buse 1 illustrée par la figure 1 comporte deux zones su- perposées en hauteur, une zone supérieure 8 dite d'homogénéisation et une zone inférieure 9 dite d'accélération, au travers desquelles l'en- ceinte 4 se prolonge L'enceinte 4 est alimentée à sa partie supérieure en poudre, généralement en suspension dans un gaz primaire tel que l'air, par une pluralité de conduits 10 d'alimentation régulièrement répartis dans la direction de la longueur de la buse par exemple à en- viron 5 cm les uns des autres et qui pénètrent au travers de la paroi supérieure 11 du corps 3 de buse, l'étanchéité autour de ces conduits étant obtenue à l'aide d'un couvercle à trous 12 Ces conduits 10 pénètrent dès la traversée de la paroi supérieure 11 du corps 3 de bu- se, dans une chambre 13 relativement large, s'étendant sur toute la longueur de la buse et constituant la partie supérieure de la zone 8 de l'enceinte 4. Un gaz, dit gaz d'homogénéisation, en général de l'air, est fourni à cette chambre par deux réservoirs de gaz identiques 14 alimen- tés en gaz sous pression par des rampes à trous 15, disposés de chaque côté de la chambre 13 sur toute sa longeur et communiquant avec elle par l'intermédiaire de la paroi latérale 16 que chacun a en commun avec elle, ladite paroi 16 étant en un matériau poreux du type "Poral" Au sortir de la chambre 13, la largeur de l'enceinte 4 se rétrécit et les conduits 10 d'alimentation descendent dans la chambre 13 jusqu'à af- fleurer le niveau du rétrécissement Comme montré sur la coupe longi- tudinale de la fig 2 des lamelles 17 en forme de prisme, disposées transversalement cloisonnent les jets de poudre issus de chaque conduit et maintiennent une section de passage sensiblement constante quand la poudre libérée par les conduits 10 pénètre dans l'enceinte 4 évitant ainsi des variations de vitesse de la poudre et des dépôts sur les pa- rois qui pourraient en résulter Le gaz d'homogénéisation uniformise la répartition de la poudre sur toute la longueur de la buse, homogénéise le mélange d'air primaire et de poudre et agit contre les dépôts de poudre. La poudre après avoir été-libérée par les conduits 10 dans l'enceinte 4, subissant l'action du gaz d'homogénéisation, forme une veine de poudre en suspension dans le gaz en forme de lame, c'est-à- dire une veine continue peu épaisse, ayant la longueur de la buse, qui s'étend vers la sortie de la buse entre les parois 18 sensiblement ver- ticales de la zone 8 de l'enceinte 4 Sous l'effet du gaz d'homogénéi- sation et également sous l'effet de l'éloignement de plus en plus important vis-à-vis des conduits d'alimentation, l'homogénéisation du mélange de gaz et de poudre et l'uniformité de sa répartition à l'intérieur de l'enceinte 4 se réalisent et s'améliorent au fur et à mesure de la progression de la poudre Avantageusement les deux parois 18 de l'enceinte 4 qui se font face dans la zone 8 d'homogénéisation convergent légèrement l'une vers l'autre Il en résulte une légère ac- célération de la poudre et un laminage de la veine en forme de lame qui améliorent encore l'homogénéité et l'uniformité de la répartition. On peut considérer qu'à ce niveau, à l'extrémité de la zone 8 d'homogénéisation, le mélange de poudre et de gaz est homogène et uni- formément réparti sur toute la surface de l'enceinte 4 Ainsi, grâce à cette zone 8, on a pu passer d'une répartition de poudre en jets sépa- rés délivrés par les conduits 10 à une répartition uniforme. La poudre pénètre ensuite dans la zone 9 d'accélération Pour obtenir un recouvrement suffisant du substrat 2 en un temps court, par- ticulièrement nécessaire dans le cas du déplacement rapide dudit subs- trat, pour obtenir une bonne adhérence de la poudre sur le substrat, pour éviter l'envol de la poudre entre le moment o elle est libérée par la fente 5 de distribution à l'extrémité de sortie de la buse et le moment o elle entre en contact avec le substrat, il est important de conférer à la poudre une vitesse verticale de progression vers le subs- trat, à sa sortie de la buse qui soit au moins de l'ordre de 10 à 15 m/s D'autre part, dans la mesure o la réaction de la poudre sur le substrat 2 nécessite une température élevée, il est également important de ne pas trop refroidir le substrat et on doit donc limiter le débit du gaz porteur de poudre. Ainsi par exemple dans le cas de projection de poudres de composés organométalliques du type DBTO (oxyde de dibutyl étain) ou DBTF (difluorure de dibutyl étain) de granulométrie inférieure à 20 um sur des substrats en verre en vue de la décomposition de ces composés en oxydes métalliques, notamment oxyde d'étain, sous l'effet de la cha- leur, pour former une pellicule à propriétés optiques et/ou électriques particulières, les vitesses d'impact de la poudre sur le verre seront avantageusement comprises entre 15 et 35 m/s. Dans cette buse 1, l'accélération de la poudre en suspension dans le gaz contenue dans la veine en forme de lame est obtenue dans la zone 9 d'accélération, d'une part par convergence de la portion 19 des parois 18, en regard de la zone 9 de l'enceinte 4, d'autre part par in- jection de gaz supplémentaire, en général de l'air, à vitesse élevée sur les flancs de la lame de produit, sur toute la longueur de la buse. Avantageusement, pour éviter les turbulences susceptibles de créer des encrassements et de détruire l'homogénéité et l'uniformité de répartition du mélange de poudre dans le gaz porteur, la convergence est régulière de façon à conférer une accélération constante Ainsi les deux portions de parois 19 sont des parois planes faisant un angle de l'ordre de 5 avec le plan médian et délimitant à leur extrémité une fente de distribution d'environ 4 mm de largeur, c'est-à-dire 3 à 4 fois plus étroite que l'entrée de la zone d'accélération. Dans cette buse, des cavités 20 alimentées en gaz sous pres- sion par des rampes à trous 21 enfermées dans le corps 3 de la buse sont disposées approximativement à mi hauteur de la buse et communi- quent avec l'enceinte 4 par l'intermédiaire d'une plaque poreuse 22 du type "Poral" puis d'une fente 23. Les deux fentes 23 débouchent de chaque côté de la lame de produit issu de la zone d'homogénéisation et le gaz est injecté à la même vitesse que la lame de poudre en suspension La réunion de ces trois courants nécessite une largeur d'ouverture approximativement 3 fois plus importante qu'à l'extrémité inférieure de la zone d'homogé- néisation. La réunion de ces trois courants se produit à l'entrée de la zone d'accélération 9 Les trois courants qui se réunissent ayant même vitesse, aucun cisaillement ne se produit et l'homogénéité et l'unifor- mité obtenus à la fin de la zone d'homogénéisation sont conservées. Ensuite, tout au long de la zone d'accélération, la poudre est accélérée du fait de la convergence des parois 19, jusqu'à l'extré- mité de sortie de la buse ou la poudre est libérée au travers de la fente de distribution 5. Une telle buse peut être de grande longueur pour revêtir des substrats de grande largeur défilant sous elle; des plaques latérales ferment l'enceinte à chaque extrémité de sa longueur. Dans toute la description qui précède, la buse 1 a été décri- te comme étant disposée verticalement au-dessus du substrat à revêtir et les termes haut, bas, vertical, horizontal, employés se rappor- taient à cette configuration particulière prise seulement à titre d'exemple. En fait la buse 1 peut prendre diverses positions: elles peut être au dessus ou en dessous du substrat à revêtir, parfaitement verticale ou inclinée par rapport à la verticale, couchée horizontale- ment ou approximativement horizontalement si par exemple le substrat est vertical; les expressions haut, bas, vertical, horizontal 2542 e 37 sont alors à adapter en fonction de la position de la buse. Les conduits d'alimentation 10 pourront provenir de la divi- sion d'un ou de plusieurs conduits élémentaires équivalents, issus d'une réserve en poudre en suspension dans un gaz, ou constitués par un éjecteur recevant la poudre d'une vis sans fin située à la base d'une trémie remplie de poudre, la diluant et lui donnant de la vitesse grâce à une addition de gaz, air en général, sous pression. Ce dispositif précédemment décrit permet de distribuer des poudres de différentes natures (composés organiques métalliques, matiè- res plastiques, peintures, vernis, émaux, encres, pigents, etc) de façon régulière sur les substrats désirés tels que verre, métal, bois, papier, etc En vue de la fabrication de verre revêtu de couches à quali- tés optiques particulières, on peut distribuer diverses poudres à base de différents métaux (étain, indium, titane, chrome, fer, cobalt,) ainsi à titre d'exemple non limitatif, des poudres d'oxyde de dibutyl étain, de difluorure de dibutyl étain, d'acétyl acétonates métalliques, etc 31 y REVENDICATIONS 1 Procédé pour distribuer de façon régulière une poudre sur un substrat, dans lequel on introduit la poudre à distribuer par une pluralité d'alimentations séparées à l'entrée d'une enceinte close dé- bouchant uniquement en regard du substrat à revêtir, caractérisé en ce qu'on souffle des gaz à l'entrée -de ladite enceinte uniformément dans tout le volume de ladite entrée d'enceinte de façon à créer des turbu- lences, on canalise la poudre en suspension dans lé gaz entre les pa- rois en regard de l'enceinte de façon à en former une lame peu épaisse dont la longueur s'étend sur toute la largeur du substrat, on enveloppe cette lame de poudre en suspension par deux jets de gaz supplémentai- res, s'étendant sur toute sa longueur, dirigés sensiblement en direc- tion du substrat, ayant même vitesse que la lame de poudre enveloppée et on l'accélère régulièrement jusqu'à sa sortie de l'enceinte en di- rection du substrat, en faisant converger les parois de ladite enceinte qui la contiennent. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz soufflés à l'entrée de l'enceinte et destinés à créer des tur- bulences sont dirigés sensiblement suivant une direction perpendiculai- re à celle de progression de la poudre vers le substrat. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on communique une légère accélération à la suspension de poudre de- puis la zone de turbulences jusqu'à ce qu'elle soit enveloppée par des jets de gaz, en faisant converger les parois en regard qui la contien- nent. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la somme des sections de passage de la poudre est sensible- ment conservée lorsque la poudre libérée par les alimentations multi- ples arrive dans l'enceinte close. 5 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse de progression de la poudre vers le substrat est maintenue supérieure à 10 ou 15 m/s. 6 Buse de projection de poudre sur un substrat dont la lon- gueur s'étend sur toute la dimension du substrat, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte la traversant sur toute sa hauteur et s'étendant sur toute sa longueur, terminée par une fente de distribu- tion, ladite enceinte étant formée de deux portions se faisant suite, alignées et régulièrement convergentes en direction du substrat, la portion d'entrée recevant une pluralité de conduits d'alimentation en poudre dirigés en direction du substrat, recevant également perpendi- culairement aux conduits d'alimentation en poudre, un gaz d'homogénéi- sation réparti uniformément sur toute la longueur de l'enceinte, et débouchant en même temps que deux fentes d'amenée d'un gaz d'accéléra- tion qui s'étendent sur ses deux côtés et sur toute sa longueur à l'origine de la seconde portion de l'enceinte, cette seconde portion aboutissant à la fente de distribution à son autre extrémité. 7 Buse selon la revendication 6, caractérisée en ce que les fentes d'amenée d'un gaz d'accélération sont dirigées vers le substrat. 8 Buse selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que les sections des fentes d'amenée du gaz d'accélération sont telles que le gaz d'accélération et la poudre en suspension se ren- contrent en étant à la même vitesse. 9 Buse selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que les arrivées des conduits d'amenée de poudre sont cloisonnées par des lamelles disposées transversalement et ayant la forme de pri- smes dont la pointe est tournée vers le substrat.