Brevet FR2595269A1 — publié le 19870911

- 1 - 2595269 La présente invention concerne un appareil de revête- ment électrostatique qui comporte un applicateur électrosta- tique, par exemple une lame de revêtement ou un atomiseur rotatif, et en particulier l'invention concerne un appareil qui permet une plus grande gamme de poids (ou d'épaisseurs) de revêtement qu'il a été' possible d'obtenir jusqu'ici. Les appareils de revêtement électrostatique sont bien connus et -ils sont utilisés pour appliquer un liquide, par exemple de l'huile ou de la peinture, sur un substrat conducteur en maintenant un champ électrostatique entre le substrat et l'applicateur;.- Lorsque le liquide est fourni à l'applicateur, le champ divise le liquide en gouttelettes chargées qui son'it attirées par le champ vers le substrat. De cette manière, on obtient un revêtement uniforme du liquide sur le substrat. Le. champ.électrostatique est habituellement produit en maintenant le substrat à un potentiel nul, par exemple en le mettant à la 'terre, et en chargeant l'applicateur à un potentiel fixe qui produit- le champ voulu; le potentiel est réglé en fonction de la nature du liquide à appliquer et -en particulier en fonction de la résistivité du liquide. Le substrat - esthabituellement transporté ie long du dispositif de' revêtement, qui occupe un emplacement fixe,' au moyen 'd'un -convoyeur relié à la terre. -- - - :25 La quantité de liquide-app]liquée sur*ie substrat, qui est généralement connue 'comme étant'le "poids de revêtement" et qui est. mesurée en g/m2 peut être modifiée en faisant varier le volume': de"liquide fourni 'à l'applicateur par une pompe de mesure. La pompe de mesure est entraînée par un moteur dont la vi-esse -est réglée en fonction du poids de revêtement voulu à appliquer et en fonction de la vitesse à laquelle le convoyeur déplace le substrat devant l'appareil de revêtement. De cette manière, la pompe est automatique- ment réglée pour fournir la quantité correcte de liquide en fonction de la vitesse de transport du substrat devant le dispositif de revêtement. Le potentiel appliqué à l'applica- teur est préalablement fixé par un potentiomètre externe actionné manuellement. - 2 - 2595269 - 2 - Comme indiqué ci-dessus, le poids de revêtement peut être modifié. en- faisant varier la quantité de liquide fournie à- l'applicateur mais cela n'est vrai qu'à l'inté- rieur d'une gamme -limitée car la vitesse à laquelle le liquide peut être distribué depuis un applicateur est elle-même limitée-et, à l'extérieur d'une certaine gamme, la vitesse de distribution ne peut pas être modifiée en fournissant pLus (ou moins) de liquide à l'applicateur: si la vitesse à -laquelle le liquide est fourni à la lame est trop -élevée, il- coule -et il s'ensuit tant un gaspillage de produits qu'une salissure du site-de fonctionnement, et en outre les gouttelettes produites sont grosses, ce qui conduit à une- couverture non uniforme -du substrat - formant cible; si,.d'un.-autre--côté, la vitesse-de l'alimentation en liquide de l'applidateur.:est trop basse,: l'opération devient intermittente-.:Dans -lac.-gamme entre:- ces- deux- extrêmes, le fonctionnement est-.-généralemenit--satisfaisant. Dans- le cas d'une. lamei électrosta'tique,-. les: vitesses--de: distribution peuvent habituellement'-; être comprises entre 0,5 et- 6 ml de -liquide'par centimètpr. ide-.longueur de lame par- minute (ml/cm À longueurde lame/mn, -;;; f -.: -:. II a maintenant:- été:. découvert que:la gamme-des vitesses -de distribution- (et donc--La:; gamme- des poids de revêtement)..DTD: pouvait grandement être accrue si le champ entre 1'-applica- teur et le substrat- formant cible'est-fixé en fonction de la - vitessed'alimentation - de l'applicateur:en:liquide. En utilisant -la -- présente inventioli; -on- a pu -obtenir des vitesses de- distribution pour une -lame-:donnée- comprises - entre 0,03 - et 15 ml/cm -longueur,-de-'lame/mnk' Ainsi, le rapport - de- la vitesse de distribution la- plusélevée possible --:à la vitesse la- moins élevée possible qui pouvait être obtenu jusqu'ici-était d'approximativement 30:1, tandis que le même rapport utilisant la- présente invention est de 500:1; une telle augmentation est non seulement surprenante mais- elle est également très avantageuse pour l'industrie moderne car elle offre une plus- grande souplesse dans le poids de revêtement qui peut être appliqué et en particulier elle permet d'appliquer des poids de - revêtement très -3faibles. Jusqu'ici, on n'avait pas mesuré la relation qui existe entre le champ appliqué et la quantité de liquide fourni. Le substrat formant cible n'est pas toujours déplacé devant l'applicateur à une vitesse stable et, par exemple, lorsque l'on revêt une bande d'acier avec de l'huile dans une aciérie, la bande part d'une vitesse nulle et elle est rapidement accélérée pour atteindre une vitesse stable voulue. Cependant, la partie d'attaque de la bande n'est pas toujours convenablement revêtue du fait que sa vitesse, lorsqu'elle passe devant l'applicateur, et donc la vitesse de distribution d'huile, est inférieure à ce qui est nécessaire pour obtenir une pulvérisation convenable avec un potentiel fixe unique. Le procédé selon la présente invention surmonte cette difficulté du fait de l'élargisse- ment de la gamme des vitesses auxquelles le liquide peut être distribué de manière satisfaisante depuis l'applica- teur. La présente invention apporte un appareil de revêtement électrostatique comprenant un applicateur, des moyens pour alimenter en liquide l'applicateur à une vitesse réglée, des moyens pour établir un champ électrostatique entre l'appli- cateur et un substrat à revêtir et des moyens de commande fournissant un signal de sortie aux moyens d'alimentation en liquide pour régler la vitesse à laquelle le liquide est fourni à l'applicateur, lesdits moyens de commande fournis- sant également un signal de sortie aux moyens établissant le champ qui, en fonctionnement, fixent l'amplitude du champ appliqué, lesdits signaux de sortie étant en relation l'un avec l'autre de telle sorte que le champ appliqué varie en fonction de toute modification dans la vitesse d'alimenta- tion en liquide de l'applicateur. Le signal de sortie allant vers les moyens d'alimenta- tion eni liquide est avantageusement le même signal que celui qui est envoyé aux moyens d'établissement du champ. Les moyens de commande peuvent comprendre des moyens pour mesurer la vitesse relative entre le substrat- et l'applicateur, auquel cas les moyens de commande fixent de - 4 -2595269 - 4 - préférence les signaux de sortie en fonction de la vitesse mesurée par les moyens de mesure de manière à appliquer au substrat formant cible un poids de revêtement uniforme indépendant de la vitesse relative entre le substrat et l'applicateur. Comme indiqué ci-dessus, le champ entre l'applicateur et le substrat formant cible est habituellement produit en appliquant un potentiel à l'applicateur et en maintenant la cible au potentiel de la terre et la discussion ci-après sera faite en référence à un tel arrangement, bien que l'on doit conserver à l'esprit que l'invention n'est pas limitée à un tel arrangement et que le champ peut être établi en appliquant un potentiel au substrat et non à l'applicateur ou en plus de celui appliqué à l'applicateur. Dans de nombreux cas, il est suffisant que les moyens d'établissement du champ fournissent à l'applicateur un - potentiel de base fixe et, en plus. du potentiel de base, un potentiel fonction de l'écoulement qui est directement ou indirectement proportionnel à la sortie des moyens de commande. D'autres dispositifs pour régler le potentiel de l'applicateur peuvent naturellement être utilisés. Il n'est pas nécessaire que le potentiel de l'applicateur soit directement proportionnel à la vitesse à laquelle le liquide est fourni à l'applicateur et il est possible que ces deux paramètres soient indirectement proportionnels l'un à l'autre; toute relation voulue entre le potentiel de l'applicateur et la vitesse d'alimentation en liquide de l'applicateur peut être utilisée, par exemple le tracé du potentiel de l'applicateur en fonction de la vitesse d'alimentation en liquide peut être courbe. Cela peut être obtenu en utilisant des circuits de conformation analogique ou des traitements numériques utilisant une mémoire morte programmable (PROM), par exemple une mémoire morte program- mable effaçable (EPROM). Il est évident que le liquide et le potentiel appliqués à l'applicateur peuvent être réglés par des circuits numériques ou analogiques. On va maintenant décrire un appareil de revêtement électrostatique selon l'invention par référence aux dessins - 5 2595269 annexés dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique de l'appareil, - la figure 2 est un graphique montrant la variation du potentiel de l'applicateur en fonction de la variation de la vitesse de distribution de liquide, et - la figure 3 est un graphique montrant la variation de la vitesse de distribution à partir d'une lame en fonction de la tension appliquée. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit que l'appareil de revêtement électrostatique comporte une lame de revête- ment 10, une pompe 12 pour fournir un liquide à partir d'un réservoir 14 le long d'une conduite 13 à la lame, un moteur 16 pour entraîner la pompe, un régulateur de vitesse 18 qui agit sur la vitesse du moteur 16 et donc sur la quantité de liquide fourni à la lame, un dispositif 19 mesurant la vitesse à laquelle un support formant cible 21 est déplacé devant la lame 10 et un potentiomètre 20 commandé par ordinateur ou manuellement, qui comporte une sortie 22. Un tachymètre 15 mesure la vitesse du moteur 16 et il est réuni via une boucle de rétroaction 17 au régulateur de vitesse 18. Le poids de revêtement est réglé sur le potentiomètre 20 et sa sortie 22 est modifiée par le dispositif de contrôle de la vitesse 19 selon la vitesse du substrat 21 pour produire une sortie 23 qui est envoyée au régulateur de vitesse 18 et qui commande la vitesse d'alimentation de la lame 10 en liquide. En utilisant le dispositif 19 pour modifier la sortie 22, la quantité de liquide appliquée à la lame de revêtement 10 est réglée automatiquement si la vitesse du substrat 21 est modifiée et donc on obtient un poids de revêtement uniforme sur chaque substrat indépendam- ment de la vitesse à laquelle il passe devant la lame. L'énergie électrique est fournie à la lame, via un conducteur 25 par une source haute tension 24 formée d'un transformateur et d'un circuit doubleur de tension; le potentiel fourni à l'unité 24 est fixé par une unité stabilisatrice de tension 26 du type autotransformateur motorisé qui est à son tour gouvernée par la sortie d'une - 6 -2595269 unité de repérage de tension 28. L'unité de repérage de tension est un circuit additionnel dont la tension de sortie est la somme de la tension de sortie d'un potentiomètre externe 34 et d'une tension 32 qui est proportionnelle à la sortie 23 du dispositif de contrôle de vitesse 19. L'ampli- tude de la tension 32 est réglée par un potentiomètre 36, c'està-dire que la relation entre la sortie 23 et la sortie 32 est fixée par un potentiomètre 36. Le potentiomètre 20 est réglé pour fournir le poids de revêtement voulu au substrat formant cible et la tension appliquée à la lame 10 est ensuite réglée automatiquement pour donner une configuration de pulvérisation optimale. Si l'on désire changer le poids de revêtement, on règle le potentiomètre 20 de manière à modifier sa sortie 22 et donc la sortie 23 qui à son tour modifie le volume de liquide fourni à la lame 10. Simultanément, la sortie 32 est modifiée, ce qui règle le potentiel de la lame 10 à la valeur optimale pour le nouveau poids de revêtement. En général, le potentiel de la lame augmente lorsque la vitesse d'alimentation de la lame en liquide décroit, et cette vitesse, à son tour, augmente lorsque le poids de revêtement voulu augmente et/ou lorsque le substrat 21 est déplacé plus rapidement devant la lame 10. Cela est illustré graphiquement à la figure 2. La tension de base (figurée par la ligne en pointillés 38) fournie à la lame 10 dérive du réglage du potentiomètre 34, et la variation de tension avec la vitesse d'alimentation en liquide de la lame 10, qui dérive de la sortie 23, est ajoutée au potentiel de base pour donner le potentiel qui est appliqué à l'applicateur représenté en trait plein 40; la pente de la ligne 40 est fixée par le potentiomètre 36. Bien que les circuits de commande décrits en connection avec la figure 1 soient des circuits analogiques, il pourrait naturellement s'agir de circuits numériques. La relation entre la vitesse d'alimentation en liquide et la tension appliquée représentée à la figure 2 n'est pas nécessairement linéaire et elle peut avoir n'importe quelle forme, par exemple être courbe, dans la mesure o la forme - 7 2595269 donne le champ optimal pour un poids de revêtement donné. Un tel écart par rapport à une relation linéaire peut être obtenu en utilisant des circuits de conformation convenable analogique au lieu de l'unité 28 ou on peut l'obtenir par voie numérique en utilisant une EPROM. Au lieu de la lame 10 illustrée, on pourra utiliser un atomiseur rotatif. La relation entre la vitesse à laquelle le liquide est distribué depuis une lame de revêtement et la tension appliquée est représentée à la figure 3. Les tests ont été effectués à 20 C en utilisant une lame telle que décrite dans la demande de brevet européenne copendante n 86 306460. 6 de la demanderesse et de l'huile de type Nalco XL 174. A la figure 3, la vitesse de distribution est donnée en ml/cm longueur de lame/mn le long de l'axe des x et la tension appliquée en KV le long de l'axe des y. Les points auxquels il se produit un écoulement sont signalés par des cercles tandis les points auxquels la distribution devient intermittente sont signalés par des croix; ces points permettent de tracer les lignes 42 et 44 respectivement tandis que la ligne 46 montre le rapport optimal tension/ vitesse de distribution. Il est clair, d'après la figure 3, qu'il y a une corrélation entre la vitesse de distribution et le tension appliquée, corrélation qui n'avait pas été reconnue jus- qu'ici. Si l'on utilisait une tension fixe, par exemple de KV, on pourrait voir d'après la figure 3 que la gamme de vitesses de distribution qui pourraient être appliquées est limitée entre 1,5 et 2,2 ml/cm longueur de lame/mn tandis qu'en faisant varier la tension en fonction de la vitesse de distribution, on peut obtenir une gamme beaucoup plus large de vitesses de distribution. - 8 - 2595269 - 8 - REVENDICATIONS 1 - Appareil de revêtement électrostatique comprenant un applicateur, des moyens pour alimenter l'applicateur en liquide à une vitesse réglée, des moyens pour établir un champ électrostatique entre l'applicateur et un substrat à revêtir et des moyens de commande fournissant un signal de sortie aux moyens d'alimentation en liquide pour régler la vitesse à laquelle le liquide est fourni à l'applicateur, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (19, 20) fournissent également un signal de sortie (23) aux moyens d'établissement du champ (24-36) qui, en fonctionnement, fixent l'amplitude du champ appliqué, le signal de sortie (23) aux moyens d'alimentation en liquide (15-18) et le signal de sortie (23) aux moyens d'établissement du champ (24-36) étant en relation l'un avec l'autre de telle sorte que le champ appliqué varie automatiquement en fonction de toute variation intervenant dans la vitesse d'alimentation en liquide de l'applicateur (10). 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux de-sortie (23) aux moyens d'alimentation en liquide (15-18) et aux moyens d'établissement du champ (24-36) sont formés d'un signal de sortie unique fourni à la fois aux moyens d'alimentation en liquide et aux moyens d'établissement du champ. 3 - Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (19, 20) comprennent des moyens (19) pour mesurer la vitesse relative entre le substrat (21) et l'applicateur (10). 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande (19, 20) règlent les signaux de sortie (23) en fonction de la vitesse mesurée par les moyens de mesure (19) de manière à appliquer au substrat (21) un poids de revêtement uniforme indépendant de la vitesse relative entre le substrat et l'applicateur (10). - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'établissement du champ (24, 36) fournissent à l'applicateur (10) un potentiel -9-_ de base fixe et, en plus de ce potentiel de base, un potentiel dépendant de l'écoulement qui est directement ou indirectement proportionnel à la sortie (23) des moyens de commande (19, 20). 6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la courbe du potentiel- de l'applicateur par rapport à la vitesse d'alimentation en liquide est curviligne ou rectiligne. 7 - Procédé de revêtement électrostatique de substrat avec un liquide, lequel procédé consiste à alimenter en liquide un applicateur électrostatique et à établir un champ entre le substrat et l'applicateur, le procédé prévoyant pour modifier le poids de revêtement, de régler la vitesse à laquelle le liquide est fourni à l'applicateur, caractérisé en ce que le procédé consiste en outre à régler automatique- ment le champ en fonction de la variation de la vitesse à laquelle le liquide est fourni à l'applicateur (10). 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend le déplacement du substrat (21) devant l'applicateur (10) et le réglage de la vitesse à laquelle le liquide est fourni à l'applicateur selon la vitesse à laquelle le substrat passe devant l'applicateur.