Brevet FR2648369A1 — publié le 19901221

PROCEDE DE POUDRAGE ELECTROSTATIQUE EN VUE DE REVETIR UN OBJET DE PARTICULES PULVERULENTES OU GRANULEUlSES, ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention a pour objet un procédé de poudraoe électrostetique destiné à revêtir un objet de particules pulvérulentes ou granuleuses, du type consistent diriqer ces particules au moyen d'un champ électrostatique, vers un élément récepteur constitué par l'objet à revêtir. Cette invention s'étend b un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. I. e rev tement d'oh jets par poudraqe électrostatique est un procédé qui a connu un qrand essor ces dernières anndes, notamment dans la peinture industrielle. Cet essor est dû aux avantages de ce procéd( notamment quant à l'amdélioration de la finition apportée et la diminution des prix de revi'ent réalisée par rapport aux procédés de 2fn revêtement connus. La technique consiste à disposer une couche homnnène de matériau pulvérulent sur un support isolant placé en renard de l'objet à revêtir, à fluidiser les particules soit mécaniquement soit éJectriouement, notamment au moyen d'un champ puilsatoire, de façon b obtenir un tourbillonnement uniforme et intense, et à crier un champ électrostatique entre Je support et 1'ohjet de façon nue les particules suivent les liqnes de force de ce champ et viennent se déposer sur l'objet récepteur. De telles techniques, notamment décrites dans les brevets FR 2.146.886 et FR 2.263.825, sont très fishaes lorsque l'ohjet récepteur est strictement constitué de surfaces planes. Par contre, lorsque cet objet présente des portions de surfaces accidentées (concaves, convexes...), il s'est avéré nu'il était très difficile, voire impossible, d'obtenir un dépôt de particules d'épaisseur uniforme sur la totalité de la surface, ce qui représente une limite importante à l'emploi de telles techniaues. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour objectif de fournir un procédé de poudrare électrostatique perfectionné permettant de revêtir de façon uniforme des ohjets de forme quelconque présentant des surfaces non planes. A cet effet, l'invention concerne un procédé de poudrage électrostatique destiné à revêtir de particules pulvérulentes ou Granuleuses un objet présentant des portions de surfaces planes et des portions de surfaces non planes, ledit procédé consistant à disposer une couche de particules sur un support isolant placé en reqard de l'objet, à fluidiser In cette couche de particules et à créer un champ électrostatique entre le support et l'objet. Selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce que: - l'on soumet les particules le'action d'un champ électrostatique engendrant des liqnes de force d'entraînement desdlites particules adaptées pour les dirioer vers les surfaces planes de 1l'objet, - et l 'on m o d i f i e 1 8 t r a i e c t o i r e r des particules au moyen d'au moins un jet de fluide orienté de 2P facnn à diriner lesdites partic.ules vers les surfaces non planes de l'objet. L'invention consiste donc à corhiner]'action d'un champ électrostatique dont les lianes de force diriqent les particules vers les surfaces planes de l'ohjet, avec un jet de fluide permettant de dévier ces particules de leur trajectoire et ainsi de les diriner vers les portions de surfaces non planes de l'objet. Cette combinaison permet donc de balayer unifornement la surface à traiter et de déposer une couche uniforme de revêtement sur cette surface. La direction 3n du jet de fluide par rapport à la surface à recouvrir peut en outre être modifiée dans une larqe plage d'inclinaison selon la forme et les dimensions de cette surface, autorisant ainsi le traitement d'objets de formes très diverses. S e 1 o n un mode de m s e en o e u v r e préférentiel - l'on soumet, dans un premier temps, les particules à 1 'action du champ électrostatique, pendant un laps de temps adanté pour revêtir rn form ment les surfaces planes de l'objet, 4fl - l'on délivre, dans un deuxième temps, le jet dre fluide, tout en maintenant en action le champ électrostatque, de façon à dévier les particules vers les surfaces non planes et revêtir uniformément ces dernières, - et l'on interrompt l'action du champ électrostatique et du jet de fluide. En outre, on soumet préférentiellement les particules à l'action du champ électrostatique pendent un laps de temps sensiblement compris entre 5 et 1I secondes, puis à l'action combinée du champ et du jet de fluide pendant un laps de temps compris sensiblement entre 1 et 5 secondes. Par ailleurs, selon une autre caractéristique de l'invention, le fluide utilisé est préférentiellement de l'air comDrimé à une pression sensiblement comprise entre 4 et 7 bars, nue J'on délivre avpc un déhit sensiblement compris entre n,1 et P,6 m3/mn, et h une distance sensiblement comprise entre îr et 2f centimètrts de l'objet. L'invention s'étend à un dispositif de poudrane é]ectrostatioue pour l'application sur un objet comportant des portions de surfaces planes et des portions de surfaces non planes, d'un revêtement de particules pulvérulentes ou granuleuses, du trype comprenant un support isolant des oarticules, des mnyens adantés pour fluidiser les particules disposées sur le support, et des moyens nénérateurs d'un champ électrostaticue adaptés pour accélérer les particules fluidisées et les transporter vers l'objet selon des trajectoires prédéterminées. Ce dispositif se caractérise en ce qu'il comprend des moyens d'amenée d'un fluide dotes d'au moins une sortie de fluide disposée entre l'objet et le support, à proximité dudit support, et adaptés pour délivrer ledit fluide selon une direction o il modifie les trajectoires des particules. D'autres caractéristiques, buts et avantapes de l'invention ressortiront de la description détaillée nui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins oui font partie intégrante de la présente description: 4n - la fiaure I est une coupe transversale par un plan vertical A d'un dispositif conforme à l'invention, - la fiaure 2 en est une coupe longitudinale par un plan horizontal B, - la figure 3 en est une coupe longitudinale par un plan horizontal C, - la fiqure 4 est une vue de détail, à échelle agrandie, illustrant la mise en place de ce dispositif à l'intérieur d'une matrice de moule. Le dispositif représenté aux finures 1 à 3 est un dispositif de poudraqe électrostatique adapté pour recouvrir des objets de particules pulvérulentes. Ce dispositif est plus particulièrement destiné à une application de peinture en poudre sur une face d'un "quéridon". (Par nutJridon, on entend définir un objet dont la surface M traiter est une surface plane circulaire dotée sur sa périphérie d'une norqe de forme concave délimitée, d'une part, par cette surface plane et, d'autre part, par un retour cylindrique perpendiculaire à ladite surface). 2n Ce dispositif comporte, en premier lieu, deux hottes c>lindriqnues en un matériau plastique tel oue du PVC, emboîtées l'une dans l'autre: une hotte intérieure 2 de dianètre correspondant à celui de la matrice du moule, et une hoite extérieure 1, destinée à isoler la botte intérieure 2 et de dimensinns adaptées pour ménaner un espace interstitiel entre les parois periphérioues et de fond desdites boîtes. Des cales 3 sont en outre disposées dans cet espace interstitiel afin d'assurer le positionnement et le maintien de la boite intérieure 2 dans la honte extérieure 1. 3) Le dispositif comporte en outre deux réseaux d'électrodes disposes respectivement à l'intérieur de la hotte intérieure 2 et dans l'espace interstitiel séparant -les parois de fond des hottes intérieure 2 et extérieure 1. Le premier réseau, disposé dans le fond de la boite intérieure 2, est constitue d'un assemblage de ressorts de compression 4 enroulés sous la forme d'une spirale de façon oue l'entraxe entre deux spires soit de l'ordre de 3,5 centimètres. Ces ressorts 4 sont portés par des fils 5, 4n disposes radialement dans le fond de l1a bote intérieure 2 et dont les extrémités sont fixées sur un anneau métallique 6 reposant sur la paroi de fond de cette botte. Ces fils 5 et cet anneau 6 sont en outre eqencés de façon à maintenir les ressorts 4 à environ I centimètre eu-dessus de cette paroi de fond, Le deuxième réseau d'électrodes est constitué de dix lames de cuivre 7 de 3fl millimètres de large soudées les unes aux autres de facon à former un maillage orthogonal. Ces lames 7 sont recouvertes d'une feuille d'aluminium destinée à obtenir une bonne répartition des charges électrostatiques et sont fixées sous la paroi de fond de la hoite intérieure 2. De façon classique, une des extrémités de la s, rale de ressorts 4 et une des lames de cuivre 7 sont relives è une source de tension (non représentée) de façon à former un vibreur électrostatique de type connu en soi décrit notamment dans les brevets francais no 2.243.825 et 2.146.886. Le dispositif comprend par ailleurs un 2n s stbme rd'amenée d'atr comnrim'. Ce système se compose, en premier lieu, d'un raccord-équerre de piquane cylindrique R disposé sur la paroi re fond de la hoIte intérieure 2, au centre de cette dernière. Sur]'entrée de ce raccord-équerre P est raccorde un tuaul 9 d'amenfe d'air cnmprimé d'un dismètre interne de 4 mm. Ce tu au 9 est introduit dans l a hote intérieure 2 au travers de deux orifices ménagés en regard dans les parois périphériques de cette hotte intérieure et de la botte extérieure 1, et est disposé de façon à s'étendre radialement sur la paroi de fond de ladite botte intérieure. Son extrémité externe est raccordée en amont à un tuyau de piquage (non representé) d'air comprimé délivré par un réseau d'alimentation. Ce tuyau de piquage présente un diambtre interne de in millimètres supérieur à celui du tuyau 9, en vue de pallier les éventuelles fluctuations de débit d'air comprimé. Le système d'amenée d'air cnmprimé comprend enfin un embout plastique In monté sur la branche de sortie verticale du raccordéauerre 9. ret embout ln, de mêmP 4a diamètre interne nue celui du raccord-équerre 9, présente en outre une longueur adaptée pour que la sortie d'air comprimé se trouve b une distance comprise entre 0,5 cm et 10 cm de la paroi de fond de la boite intérieure 2. Le dispositif comprend enfin un masque agencé sur la double boUte et destiné à éviter le dépôt de matière pulvérulente sur une hauteur de 20 centimètres de la surface du retour du quéridon. Tel que représenté b la fiqure 4, ce masque est constitué d'une couronne Il de même diamètre que celui de la matrice 13 du moule, adapté pour venir se plaquer intérieurement contre Xe retour de cette matrice. Cette couronne 11, en matière plastique renforcée à 30 ' de fibres de verre est vissée sur un support 12 en contreplaqué, lui- même solidarise à la hotte extérieure 1. Dans le position oh ce masque est inséré A l'intérieur de la matrice 13 du moule, la distance entre la surface h traiter et le réseau de ressorts 4 est de l'ordre de 235 mm. Un tel dispositif est adapté pour être 2n associé, de façon classinutie, b un ensemble support géré par un automate pronrammable et adapté pour ajuster automat.iouement ce dispositif dans le moule. Les séquences de déplacement d'un tel support sont les suivantes: - déplacement linéaire horizontal d'avance d'une position parkinq vers une position o le dispositif se trouve h l'aplomh du moule, - déplacement linéaire ascendant jusqu'b la position o le masque se trouve inséré dans le moule, déplacement inéaire descendant de désengagement du masque, - déplacement linéaire horizontal de recul vers la position parkinn. L'automate proqrammahle est en outre adepté conventionnellement pour aérer le fonctonnnement du vibreur électrostatique et du système d'amenée d'air comprimé, selon le processus décrit ci-après. Lors de ce processus, la paroi de fond de la honte intérieure 2 se trouve uniformément recouverte de poudre sur une épaisseur adaptée pour que cette poudre affleure au maximum le bas des ressorts 4. En outre, la matrice 13 du moule se trouve reliée à la terre. Le processus de transfert de la poudre se fait en deux étapes. Dans un premier temps, et de faeon connue en soi, la poudre est soumise au système de poudrage électrostatique. La couche de poudre reposant sur la paroi de fond de la boite intérieure 2 est fluidisée en appliquant une tension alternative entre les deux réseaux d'électrodes 4 et 7 qui forment alors un vibreur électrostatique. Ce vibreur inverse continuellement la polarité de la poudre qui se trouve ainsi charqée. De même, le fond de la boIte intérieure 2 est éqalement soumis à l'inversion de polarité. Ces deux actions, notamment orâce à la disposition en spirale du réseau de ressorts 4, provoquent un tourbillonnement uniforme et intense de la poudre. Fn nutre, le réseau d'électrodes 4 est mis sous haute tension r6qlable, d'une valeur de 48 KV et entre ce réseau et la matrice 13 du moule, mise à la masse, se forme un 2P champ électrostatique. Les particules chargées suivent les lignes de force de ce champ électrostatique et viennent se déposer sur les surfaces planes de la matrice 13. Par contre, la norne de cette matrice 13 ne renoit que très peu de poudre pendant cette opération. La deuxième étape consiste donc à transférer la poudre toujours charriée, les électrodes étant maintenues sous tension, sur les surfaces non planes de la matrice 13, c'est-b-dire dans la gorne de celle-ci. Ce résultat est obtenu en actionnant le système d'amenée d'air comprimé adapté pour délivrer de l'air comprimé sous une pression de 4,5 bars. Ce jet d'air comprimé a pour effet de vaincre les lignes de force du champ électrostatique et de dévier la poudre vers la gorge de la matrice. Le jet d'air est en outre mis en action 8 secondes après la mise sous tension des réseaux d'él ectrodes, et pendant une durée de 2 secondes. L'actionnement du système de poudrage électrostatique et du système d'amenée d'air est ensuite interrompu. [rn tel processus permet d'obtenir une 4n répartition parfaite de la poudre sur les différentes surfaces I de la matrice, l'épaisseur de poudre déposée étant uniforme et de f,25 mn + n,l mm. REVENDICATIONS 1/ - Procédé de poudrage électrostatique destiné à revêtir de particules pulvérulentes ou granuleuses un objet (13) présentant des portions de surfaces planes et des portions de surfaces non planes, ledit procédé consistant à disposer une couche de particules sur un support isolant (2) placé en regard de l'ohjet, à fluidiser cette couche de particules et a créer un champ électrostatique entre le support (2) et l'objet (13), et étant caractérisé en ce que: - l'on soumet les particules à l'action d'un champ électrostatique engendrant des lignes de force d'entrae'nement desdites particules adaptées pour les diriner vers les surfaces planes de l'objet (13), - et l'on modifie la trajectoire des particules au moyen d'au moins un jet de fluide orienté de façon à diricer lesdites particules vers les surfaces non planes de l'ohjet (13). 2/ - Procedé selon la revendication 1, 2n caractérise en ce que: - l'on soumet, dans un premier temps, les particules à 1'action du chamrp électrnstatique, pendant un laps de tPnps adapté pour revêtir uniformément les surfaces planes de l'ohjet (13), - l'on délivre, dans un deuxiène temps, le jet de fluide, tout en maintenant en action le champ électrostatique, de facon à dévier les particules vers les surfaces non planes et revêtir uniformément ces dernières, - et l'on interrompt l'action du champ électrostatique et du jet de fluide. 3/ - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on soumet les particules à l'action du champ électrostatique pendant un laps de temps sensihlement compris entre 5 et 10 secondes, puis à l'action combinée du champ et du jet de fluide pendant un laps de temps compris sensiblement entre 1 et 5 secondes. 4/ - Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérise en ce que l'on modifie la trajectoire des particules au moyen d'un jet d'air comprimé. 5/ - Procédé selon la revendication 4, caractéris6 en ce que l'on utilise de l'air comprimé à une pression sensiblement comprise entre 4 et 7 bars, que l'on délivre avec un déhit sensiblement compris entre 0,1 et n,6 m3/mn, et à une distance sensiblement comprise entre 10 et 2n centimètres de l'objet (13). 6/ - Procédé selon l'une des revendications orécédentes, caractérisé en ce que l'on oriente le jet de fluide orthoqonalement à la surface plane de l'objet (13). 7/ - Dispositif de poudrage électrostatique de mise en oeuvre d'un procérdé conforme b l'une des revendications 1 à 6 pour l'appl ication sur un objet (13) comportant des portions de surfaces planes et rdes portions de surfaces n o n p l a n e s, d ' u n revêtement de p a r t i c u les pulvérulentes ou qranuleuses, du type comprenant un support isolant (2) des particules, des moyens adaptés pour fluidiser les particules disposées sur le support, et des moyens (4, 7) nrnérateurs d'un champ électrostatique sadaptés pour accélérer les particules fluidisées et les transporter vers l'objet 2n selon des trajectoires prfdéterminées, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'i] comprend des moyens (8, 9, 10) di 'amenée d'un flui d e dotes d'au no.ns une sortie -de fluide (ln) disposée Pntre l'objet (13) et le support (2), à proximit6 dudit supbort, et adaptés pour délivrer ledit fluide selon une direction nou il modifie les tra jectoires des part i cules. 8/ - PisDositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque sortie de fluide (10) est disposée à une distance sensiblement comprise entre 1n et 20 centim è tre s de l'objet ( 3), et u n e distance sensiblement comprise e n t r e 1 et 1 l centimètres du support (2). 9/ - Dispnosi t i f selon l 'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de fluide sont constitués de moyens d'amenée d'air comprimé (8, 9, 10). / - Disposi t i f selon l ' u n e des revendications 7, P8 ou 9, dans lequel les monens oQnérateurs du champ électrostatique comprennent une électrode reliée à la 4n terre constituée par l'ohjet (13), une électrode (4) et une contre-é]ectrode (7) disposées respectivement de part et d'autre du support isolant (2) par rapport à l'objet (13) et une source de tension reliée auxdites électrode (4) et contre- électrode (7), ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'électrode (4) disposée entre le support (2) et l'objet (13) est constituée d'un asse-hlage de ressorts enroulés en spirale. 11/ - Dispositif selon l'une des in revendications 7 à 10 pour l'application d'un revêtement sur une surface circulaire dotée de portions de surfaces non planes sur sa périphérie, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de fluide (8, 9, 10) comprennent une sortie de fluide (10) disposée à l'aplomb du centre de cette surface et anencée pour délivrer le fluide selon une direction orthoqonale à ladite surface. 12/ - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend: - une hotte (2), dite intérieure, de forme cylindrique de diamètre conjugué de celui de la surface circulaire de l'objet (13), ladite hotte étant réalisée en un matériau isolant et comportant une paroi de fond pour le support de la couche de particules, - une hotte (1), dite extérieure, d'isolation de la botte intérieure (2), de diamètre supérieur à celui de ladite hotte intérieure adapté pour loger cette dernière en ménageant un espace interstitiel entre lesdites hottes, - une contre-électrode (7) constituée d'une pluralité de lames agencées selon un maillage orthogonal dans l'espace interstitiel ménagé entre les parois de fond des bottes intérieure (2) et extérieure (1).