Brevet FR2556616A1 — publié le 19850621

DISPOSITIF POUR LA PROTECTION DES SURFACES D'EMBALLAGES METALLIQUES PAR PROJECTION DE POUDRE La présente invention a pour objet un dispositif pour la protection des surfaces d'emballages métalliques par projection de poudre, et plus spécialement pour le recouvrement des soudures électriques que compor- tent des emballages se présentant sous forme de viroles. La fabrication des emballages métalliques tels que des boîtes de conserves alimentaires comportant un corps appelé virole et deux fonds, nécessite une opération de soudure ou de collage pour l'obtention du corps à partir d'un flan. Le premier procédé a consisté à réaliser la fermeture du flan de fer blanc par soudage à l'étain pur, face à face et à plat. Plusieurs évolutions se sont ensuite produites: - En raison du coût élevé de l'étain, il a été procédé à une réduc- tion du taux d'étamage du fer blanc par incorporation de plomb dans le matériau de soudure, un alliage couramment utilisé pour les boltes soudées à plat comprenant un mélange en proportions égales de plomb et d'étain. Or, le plomb n'est pas un matériau alimentaire. - Afin de mieux réaliser les emballages, il a ensuite été procédé à la fermeture du flan replié sur lui-même par agrafage, l'étanchéité étant assurée par passage de la partie agrafée à la surface d'un bain d'alliage plomb/étain (98/2) en fusion, qui pénètre par capillarité dans l'agrafe. Dans le cas de matériaux autres que le fer blanc, la fermeture du flan replié sur lui-même est réalisée par un collage avec une résine organique. - Dans les deux premiers cas cités, un défaut majeur réside dans le risque d'introduction de particules de plomb à l'intérieur de l'emballage. Pour pallier ce risque, est apparu un procédé de soudage électrique permettant de fabriquer à grande vitesse des viroles à partir de flans de fer blanc présentant une forme rectangulaire dont la face tournée vers l'intérieur de l'emballage est revêtue d'un vernis de protection. Comme montré aux figures 1 et 2 du dessin représentant respecti- vement, une virole (2) en perspective et le flan à plat (3) à partir duquel elle est réalisée, le flan (3) reçoit un vernis (4) de protection sur l'une de ses faces, sauf au niveau de ses bords (5) servant à l'assemblage par soudure électrique. En effet, le passage du courant électrique de 2556616 i soudage ne peut se faire à travers une résine organique isolante. De plus, la soudure électrique (6) nécessite un chevauchement des deux bords en vis-à-vis entraînant une surépaisseur et quelquefois des phénomè- nes d'étincelage se traduisant par des arêtes vives, dues par exemple à une bavure de cisaillage; il est donc nécessaire de recouvrir la zone de soudure avec un produit organique. Dans le cas d'emballages destinés à l'alimentation ou recevant des produits corrosifs, cette opération est dénommée rechampissage. Cette opération de protection, limitée à la partie soudée et non vernie, peut être réalisée suivant divers procédés - Pulvérisation de verpis liquide et obtention d'un dépôt de faible - épaisseur assurant une protection médiocre et libérant des solvants organiques. - Vernissage liquide à la molette en une ou deux couches qui donne une protection correcte dans la majorité des cas, mais impose des conditions de polymérisation difficiles accompagnées de dégagement de solvants. - Protection par précipitation électrostatique de poudre suivie d'une brève fusion. Cette protection donne satisfaction, évite les libérations de solvants, mais la technique utilisée industriellement demeure aléatoire en raison de la médiocrité de reproductibilité de la protection. Cette technique est trop peu fiable pour être compatible avec les exigences qualitatives et quantitatives des productions industrielles, destinées particulièrement à l'alimentation humaine. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, dans le dispositif qu'elle concerne, du type compre- nant une buse présentant une fente de projection de poudre, la buse contient deux conduits orientés sensiblement parallèlement à la fente de projection et débouchant en regard l'un de l'autre, dont l'un au moins sert au passage de la poudre à projeter sur l'emballage, et dont l'autre sert au passage d'un fluide débouchant à contre-courant du flux de poudre. Le contre-courant ainsi créé provoque une déviation du jet de poudre qui sort sensiblement radialement à la surface d'emballage à recouvrir par la fente de projection de la buse, étant entendu que le jet peut être plus ou moins incliné en fonction de l'application envisagée assurant ainsi un dépôt régulier de poudre chargée électrostatiquement sur la totalité de la surface à recouvrir. Dans le cas o le dispositif est destiné à la protection de la soudure assurant la fermeture d'une virole, obtenue à partir d'un flan la fente de projection de la buse est orientée parallèlement à l'axe de la virole et est de longueur supérieure à celle de cette dernière, tandis que les conduits d'amenée de poudre et d'amenée du flux à contre- courant sont parallèles à l'axe de la virole. Avantageusement les deux conduits débouchent parallèlement l'un à l'autre à l'une des extrémités de la buse, l'un des conduits étant sensiblement droit, tandis que l'autre présente une forme d'épingle à proximité de son autre extrémité. Cet agencement est intéressant car permettant de réaliser l'alimentation des deux conduits par la même extrémité de la buse. Selon une première possibilité, l'un des conduits amène le jet de poudre, tandis que l'autre conduit amène de l'air comprimé à contre- courant. Dans un tel cas, la déviation du jet de poudre est purement aérodynamique. Selon une autre possibilité, les deux conduits amènent un jet de poudre, le jet de poudre à contre-courant ou jet secondaire étant chargé électrostatiquement ou non, possédant un débit égal ou différent de celui du jet principal, avec une charge électrostatique égale ou diffé- rente, de même polarité ou de polarité inverse de celle du jet principal. Dans un tel cas, le système de charge électrostatique peut être identique pour le jet principal et pour le jet secondaire, ou distinct. De même les alimentations en poudre du jet principal et du jet secondaire, peuvent être communes ou séparées avec des réglages communs ou indépendants. Les conduits, respectivement principal et secondaire peuvent être disposes parallèlement, dans la zone située en amont de la fente de protection, ou coaxialement, le système de réglage du débit étant situé de préférence en amont de la buse de projection afin de réduire les dimensions de celle-ci. Dans une telle hypothèse, la déviation des jets de poudre est réalisée, d'une part par des phénomènes aérodynamiques et d'autre part, par des phénomènes électrostatiques. Dans tous les cas, la charge électrique des particules de poudre peut être faite suivant plusieurs procédés: - Par une alimentation en courant électrique de haute tension 2556616; (15 à 100 KV) produite par À Un générateur extérieur relié par un câble haute tension à la buse, Un générateur composé d'un oscillateur extérieur basse tension (12 V; 17 KHz), d'un câble de liaison basse tension et d'une cascade embarquée dans la buse de projection, Un générateur complet embarqué dans la buse de projection et alimenté en basse tension continue ou alternative. Le système de charge peut être par électrode extérieure simple ou multiple, disposée dans la buse de projection ou en amont du conduit d'amenée de poudre: - Par charge tribo-électrique sans générateur haute tension ou avec générateur de charge primaire-quelques KV. En ce qui concerne l'emballage métallique sur lequel le rechampi- ssage est réalisé, il est au potentiel zéro par rapport au potentiel de la buse. Si les polarités des deux jets de poudre sont différentes, la virole est au potentiel zéro par rapport aux deux polarités, ce qui est obtenu par la mise à la masse de la virole par contact avec les barres métalliques assurant son guidage pendant la projection électrostatique. Avantageusement, pendant la projection de poudre sur la virole, l'étanchéité entre la buse de projection et celle-ci est assurée par un joint à lèvres ou à brosses disposé de part et d'autre de la fente de projection, absorbant les légères différences de niveaux entre la buse et la virole. En outre, ce dispositif comprend un système d'alimentation en poudre à débit constant, réglagle de façon fiable dans une large plage, sans variation de débit lors des opérations de remplissage automatique ou de recyclage. A cet effet, ce dispositif comprent un équipement de mise en dépression et de séparation air-poudre permettant: - l'évacuation de l'excédent de poudre au niveau de la zone de traitement, par l'intermédiaire d'une hotte dont le débit d'aspiration est réglable. - la récupération de l'excédent de poudre et son recyclage dans le réservoir d'alimentation, après filtration, l'amenée de poudre neuve et son mélange avec la poudre recyclée étant réalisée avant filtration. Cette solution est très intéressante car, contrairement aux systè- mes à cyclone, il n'y a pas de modification de granulométrie et de ségré- 255661 6 gation en tailles des particles, incompatible avec la régularité d'épaisseur exigée pour un dépôt correct de poudre. En outre, la filtration améliore le rendement économique de l'opération en permettant de recycler la totalité de la poudre récupérée et assure un bon mélange de la poudre recyclée et de la poudre neuve. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description quisuit en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif - Figures 3 et 4 en sont deux vues respectivement de côté et de dessus; - Figure 5 est une vue en coupe longitudinale et à échelle agrandie d'une première forme d'exécution d'une buse de projection de poudre - Figures 6 et 7 sont deux vues en coupe transversale de cette buse, selon les lignes 6-6 et 7-7 de figure 5; - Figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'un second type de buse. Comme montré à la figure 3, l'installation selon l'invention compre- nd une machine (7) assurant la mise en forme des flans métalliques et leur fermeture par soudage. Les viroles ainsi formées sont guidées par une bande transporteuse magnétique (8) jusqu'à un dispositif o il est procédé à un rechampissage de la soudure au niveau de la face interne de l'emballage. Le rechampissage est réalisé par projection électrostati- que de poudre par une buse (9) disposée parallèlement à l'axe de déplace- ment des viroles. La buse (9) est alimentée en poudre à partir d'un disposi- tif (10), l'amenée se faisant axialement à travers la soudeuse (7), et ies viroles formées se déplaçant de la soudeuse au dispositif de rechampis- sage. Au-dessus de la buse (9) est disposée une hotte (12) assurant la récupération de la poudre en excès, et dirigeant celle-ci vers un bloc (13) de séparation air-poudre et de filtration préalablement au retour de la poudre par un conduit (14) vers le dispositif d'alimentation. Il est à noter que le bloc (13) est équipé d'un système (15) d'ame- née de poudre neuve, en amont du filtre proprement dit. Cette caractéris- tique assure un mélange correct entre poudre neuve et poudre recyclée. Les figures 5 à 7 du dessin representent une première forme d'exécution d'une buse (9a) de projection de poudre. A l'intérieur de cette buse sont ménagés deux conduits, respectivement (16) et (17), 2556616: qui sont disposés parallèlement, le conduit (17) s'étendant le long de la fente de projection (18), et formant une épingle avant de déboucher dans celle-ci sensiblement en regard de l'extrémité du conduit (16). Dans la forme d'exécution représentée, les axes de sortie des conduits (16) et (17) forment un léger angle (19). Dans cette forme d'exé- cution, le conduit principal (16) amène de la poudre chargée électrostati- quement, tandis que le conduit (17) amène de l'air comprimé à contre- courant. Le phénomène aérodynamique résultant de ces deux flux à contrecourant va provoquer la déviation du jet de poudre et la projection de celui-ci contre la zone (6) de soudure de la virole (2) à recouvrir. En fonction des angles des deux flux et des débits respectifs de ceux-ci, la direction du jet de poudre peut être parfaitement adaptée au recouvre- ment de surface à réaliser, le jet pouvant être parfaitement radial ou légèrement incliné sur l'avant ou l'arrière en fonction de l'application envisagée. De toute façon, le dépôt sera parfaitement régulier, d'autant plus que la longueur de la fente (18) de projection est légèrement su- périeure à la longueur de la virole (2). Comme montré à la figure 6, la virole (2) est parfaitement posi- tionnée par deux barres de guidage (20) assurant également le maintien de la virole au potentiel zéro par rapport au potentiel de la buse. Enfin, la fente (18) est délimitée du côté extérieur par un joint à lèvres ou à brosse (22) assurant une concentration de la projection dans la zone de la soudure. La figure 8 représente une buse (9b) dans laquelle les conduits (16) et (17) qui débouchent en vis-à-vis sous un angle (23) légèrement différent de celui indiqué dans le cas précédent, servent tous deux à l'amenée d'un jet de poudre. La poudre déplacée dans ces deux conduits est chargée électrostatiquement par des électrodes (24) disposées au niveau de la buse, celles-ci contenant également deux cascades (25) alimentées par des câbles de liaison (26) à partir d'un générateur non représenté au dessin. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif de projection de poudre, en vue de la projection de surfaces d'emballages, de conception simple assurant une excellente régularité de protection de la soudure, dans des conditions tout à fait compatible avec le condi- 2556616 6 tionnement de produits d'alimentation humaine. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif, décrites ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que la forme de la buse pourrait être différente de celles décrites, ou que les moyens destinés à charger électri- quement les particules pourraient être différents sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1- Dispositif pour la protection de surface d'emballages métalli- ques par projection de poudre, du type comprenant une buse (9) présentant une fente (18) de projection de poudre, caractérisé en ce que la buse contient deux conduits (16,17) orientés sensiblement parallèlement à la fente de projection et débouchant en regard l'un de l'autre, dont l'un au moins sert de passage de la poudre à projeter sur l'emballage, et dont l'autre sert au passage d'un fluide débouchant à contre-courant du flux de poudre. 2- Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas ou il est destiné à la protection de la soudure assurant la fermeture d'une virole obtenue à partir d'un flan, la fente de projection de la buse est orientée parallèlement à l'axe de la virole et est de lon- gueur supérieure à celle de cette dernière, tandis que les conduits d'ame- née de poudre et d'amenée du flux à contre-courant sont parallèles à l'axe de la virole. 3- Dispositif selon l'une quelconque des Revendication 1 et 2, caractérisé en ce que les deux conduits (16,17) débouchent parallèlement l'un à l'autre à l'une des extrémités de la buse, l'un des conduits étant sensiblement droit, tandis que l'autre présente une forme d'épingle à proximité de son autre extrémité. 4- Dispositif selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'un (16) des conduits amène le jet de poudre, tandis que l'autre (17) conduit amène de l'air comprimé à contre-courant. 5- Dispositif selon l'une quelconque des Revendications I à 3, caractérisé en ce que les deux conduits amènent un jet de poudre. 6- Dispositif selon l'une quelconque des Revendications I à 5, caractérisé en ce que l'emballage métallique sur lequel la projection est réalisée au potentiel zéro par rapport au potentiel de la buse. 7- Dispositif selon l'ensemble des Revendications 5 et 6, caractéri- sé en ce que si les polarités des deux jets de poudre sont différentes, la virole (2) est au potentiel zéro par rapport aux deux polarités, ce qui est obtenu par la mise à la masse de la virole par contact avec les barres métalliques (20) assurant son guidage pendant la projection électrostatique. 8- Dispositif selon l'une quelconque des Revendications I et 7, caractérisé en ce que pendant la projection de poudre sur la virole, l'étanchéité entre la buse de projection et celle-ci, est assurée par un joint (22) à lèvre ou à brosses disposé de part et d'autre de la fente de projection absorbant les légères différences de niveaux entre la buse et la virole. 9- Dispositif selon l'une quelconque des Revendications I à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un équipement de mise en dépression et de séparation air-poudre permettant: - l'évacuation de l'excédent de poudre au niveau de la zone de traitement, par l'intermédiaire d'une hotte (12) dont le débit d'aspiration est réglable, - la récupération de l'excédent de poudre et son recyclage dans le réservoir d'alimentation, après filtration (13), l'amenée de poudre neuve et son mélange avec la poudre recyclée étant réalisée avant filtra- tion.