Brevet FR2657794A1 — publié le 19910809

La présente invention concerne un dispositif pour l'utilisation de la pulvérisation électrostatique de liquides ou de poudres de façon à obtenir un dépôt homogène et contrôlé de ces fluides. La pulvérisation électrostatique des liquides ou des poudres utilisée habituellement ne présente pas de grandes difficultés car les pièces à enduire sont connectées directement à la masse et à la terre, et sont généralement recouvertes d'une forte épaisseur de matière, avec des tolérances très larges, puisqu'il s'agit soit de décor, soit de couches de protection de la corrosion atmosphérique avec des produits peu coûteux. Par contre lorsqu'on veut déposer des couches fines, par exemple variables de soixante-dix microns à moins de un micron, de produits destinés à la fabrication de composants électroniques ou de circuits imprimés ou d'autres pieces fines, on utilise le procédé du dépôt electrostatique horizontal de liquide, comme cela est décrit dans le brevet français n" 84.14475 et le brevet européen n" 0195041. Avec l'utilisation du procédé horizontal de dépôt électrostatique comportant un transfert à bande et une électrode sous cette bande, on obtient des couches minces de produits difficiles à déposer par d'autres méthodes qui, en outre, donnent des performances moindres. Cependant la couche présente une plus faible épaisseur à la verticale de l'atomiseur, c'est à dire des différences d'épaisseur symétriques par rapport à l'axe central de transfert. En outre, une partie du produit pulvérisé est projetée à l'extérieur de la bande transporteuse ou sur une largeur trop importante sur cette bande. La forme de l'impact sur le papier qui transporte les pièces audessus de l'électrode est représentée par un anneau en forme de couronne. Celui-ci, par la translation de la bande, engendre une piste dont le milieu présente une faiblesse d'épaisseur et dont les bords presentent une hétérogénéité de dépôt. En outre, la largeur de l'impact est pour une grande part liée à la dimension de l'électrode. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. I1 comporte en effet plusieurs éléments qui, pris ensemble ou séparément, évitent les difficultés précédemment décrites. Dans une enceinte qui est une chambre de pulvérisation fermée (1) (Fig.l , 2 , 3 ) constituée de parois en matériau isolant électriquement, doublées à l'extérieur de plaques métalliques en forme de cage de Faraday, on fait circuler suivant le sens de la flèche (Fig. 1 ), ou le sens oppose, une bande de papier (2) ou de matière isolante mais susceptible de retenir assez d'humidité de l'air pour être légèrement conductrice. Cette bande de papier transfert (2) est généralement guidée par deux petits panneaux latéraux situés dans la chambre de pulvérisation. A leur place sont fixées sur le fond isolant (1) de la chambre de pulvérisation, non plus des guides, mais des cloisons (3) dont la hauteur dépasse le niveau de l'atomiseur rotatif (13) et qui sont constituées de matière isolante de façon à ce que la haute tension émise par le générateur (14) les charge électriquement, et leur longueur est sensiblement la même que celle des électrodes. . Ces cloisons sont en matière compatible avec les solvants organiques en général, et elles sont amovibles facilement pour un éventuel nettoyage. Ces cloisons alors chargées par la haute tension ont pour effet de maintenir entre elles les gouttes du produit pulvérisé par l'atomiseur (13) Cette répulsion electrique est due à la similitude des polarités. Ces cloisons latérales installées près des bords de la bande transporteuse peuvent être complétées de deux cloisons transversales (19) de même hauteur et de même matière, mais echancrées pour permettre le passage de la bande transporteuse et des pieces. L'ensemble du dispositif est, avec ces cloisons de répulsion, composé de : une turbine pneumatique (16) d'entrainement à haute vitesse de l'atomiseur (13), d'un générateur de haute tension (14) relié à l'atomisuer (13) par la turbine (16) et isolés de la masse de la chambre de pulvérisation, et du pôle opposé du générateur de haute tension, d'une électrode (4), la partie pulvérisateur et champ électrostatique étant déjà connue, constituée de deux surfaces métalliques en grille dont la partie la plus proche de l'axe de symétrie dans leur disposition est réalisée en forme de peigne afin de permettre leur imbrication et conserver une masse métallique suffisante sur toute la surface malgré le mouvement d'écartement de ces deux moitiés d'électrode lorsqu'on règle la largeur désirée pour agir sur la largeur du champ électrostatique, et situées en opposition sous la bande transporteuse (2), de deux plaques de matière isolante sur lesquelles sont fixées ces grilles métalliques (4), d'un dispositif à deux vis sans fin à pas inversé en matière isolante (5) et d'écrous (6) fixés aux plaques (8) porte-électrodes (4). Les vis (5) sont fixées à la cage (1) de telle sorte que la rotation par la roue (7) des vis (5) solidaires l'une de l'autre provoque l'écartement ou le rapprochement des deux électrodes (4) dont la forme de peigne (Fig.l/3) permet le mouvement des plaques sans supprimer de surface métallique sous la bande (2). Le contrôle de la largeur des électrodes (4) peut utilement s'effectuer au moyen de deux vérins pneumatiques, avec ou sans tige, dont les parties mobiles agissant en opposition sont fixées aux plaques (8). L'utilisation de vérins pneumatiques permet de rendre le système automatique sans isolation électrique. Dans le cas d'utilisation de deux vis sans fin (5) l'asservissement de leur rotation peut être effectué par un moteur électrique, mais celuici doit être isolé électriquement des électrodes. Les grilles-électrodes (4) sont disposées symétriquement, leur axe d'éloignement ou de rapprochement étant perpendiculaire à l'axe de translation de la bande et situé dans le même plan. Leur disposition sur les plaques (8) et le fond (1) déterminera une croix (Fig.l), c'est à dire que les coins des grilles (4) deviennent des angles rentrants dont la valeur des côtés est environ du quart de la longueur totale de l'électrode. Les proportions des branches de la croix peuvent varier suivant le comportement des différents produits pulvérisés. Ces électrodes sont reliees à la masse (9) de la cage métallique de la chambre de pulvérisation, à la terre, et au deuxieme pôle du générateur de haute tension. La partie supérieure du dispositif est constituée avec le générateur (14) de haute tension, la turbine (16), l'atomiseur (13), d'une contreélectrode (12) constituée de tiges métalliques. Comme pour l'électrode, et sensiblement de mêmes dimensions, cette contre-électrode est composée de deux parties disposées symétriquement par rapport à l'axe de translation de la bande transporteuse et elle est réalisée avec des angles rentrants d'une dimension environ du quart de la longueur totale de la contre-électrode. De même que l'électrode, elle est réalisée em forme de croix : les proportions des branches de cette croix peuvent varier suivant le comportement des différents produits pulvérisés. Les deux parties (12) de la contre-électrode peuvent coulisser sur les tiges (11) et être bloquées par les pattes et les vis (10). L'assemblage mobile des deux parties est assurée par les coulisseaux (15). On a utilement aménagé les tiges supports (11) avec deux vérins pneumatiques (18) de faible force mais à course convenable, de faible section mais à tiges longues situés entre la turbine et les cadres, ceux-ci étant fixés à la tige du vérin ou à leur prolongement, pour permettre l'ajustement automatique de la largeur effective de cette contre-électrode (12) pour respecter la variation équivalente de la largeur de l'électrode (4). On peut ainsi à distance faire varier en même temps la largeur de 1' électrode et de la contre-électrode, grâce à un dispositif caractérisé en ce que à l'entrée de la chambre de pulvérisation, la largeur du substrat sur lequel doit être déposé le produit pulvérisée est mesurée par des détecteurs qui peuvent être mécaniques, inductifs, capacitifs, à air comprimé, lumineux ou à infrarouges de façon à agir automatiquement, grâce aux systemes électriques ou pneumatiques de déplacement des électrode et contre-électrode, et d'ajuster celles-ci à la largeur du substrat à traiter tout en agissant sur la hauteur de l'atomiseur par rapport à la bande transporteuse, et sur le débit des pompes de produits pour compenser la plus grande ou plus faible largeur de la piste de produit à pulvériser. Puisqu'on sait déjà faire varier la hauteur de l'atomiseur (13) par rapport à la bande transporteuse (2), on peut par l'ajustement du débit des pompes d'alimentation (17) en produit à pulvériser obtenir des dépôts d'é- paisseur recherchées sur des largeurs contrôlées. La combinaison des parois verticales (3) qui maintiennent le champ électrostatique, de l'électrode (4) qui ferme le champ électrostatique, de la contre-électrode (12) qui orient préférentiellement le champ électrostatique par sa liaison à la turbine, donc à la haute tension, associée à la forme en croix decrite plus haut permet d'obtenir sur une surface bien définie un impact de produit déposé qui a la forme légèrement arrondie des croix constituées par l'électrode et la contre-électrode. Lorsque cette forme d'image sur le papier est produite pendant que le papier transfert avance, on obtient avec des bords très nets une piste de produit déposé dont l'épaisseur est régulière sur toute la largeur avec précisément une largeur choisie. Le but recherché d'un dépôt homogène avec une largeur précise et contrôlable allie à une économie de produit est atteint par l'utilisation du dispositif objet de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour l'utilisation de la pulvérisation électrostatique horizontale de liquides ou de poudres de façon à obtenir un dépôt homogène et contrôlé sur des substrats non mis à la masse d'un générateur de haute tension. Ce dispositif est caractérisé par le fait que dans un ensemble pulvérisateur rotatif vertical à très haute vitesse alimenté en courant haute tension et à transport par bande transporteuse au-dessus d'une électrode, procédé déjà connu, on a disposé, de part et d'autre de cette bande transporteuse (2) et du générateur, des cloisons en matière isolante (3) et (19) plus hautes que l'atomiseur (13) et destinées à être chargées par la haute tension du générateur (14) pour repousser les goutelettes chargées par cette même haute tension et produites par le pulvérisateur, qu'on a disposé autour du pulvérisateur et parallèlement à la bande transporteuse (2) une contre-électrode métallique (12) destinée à agir sur le champ électrostatique du fait de sa connection à la haute tension (14), qu'on a réalisé l'électrode (4) en grille métallique et la contre-électrode (12) en tiges métalliques, chacune en deux parties symétriques par rapport à l'axe du transfert de la bande (2) de façon à pouvoir augmenter ou réduire la largeur de l'électrode et de la contre-électrode et agir sur la largeur de l'impact de produit pulvérisé, qu'on a réalisé ces électrode et contre-electrode symétriques en forme de croix;; c' est à dire que les coins de ces éléments forment des angles rentrants pour réaliser cette forme de croix, et qu'on a réalisé un système automatique d'ajustement de ces électrode et contre-électrode métalliques. Les proportions des branches de la croix peuvent varier suivant le comportement des différents produits pulvérisés. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les cloisons en matière isolante sont plus hautes que la partie tournante de l'atomiseur et leur longueur est sensiblement la même que celle des électrodes et que ces cloisons sont en matière compatible avec les solvants organiques en général, et qu'elles sont amovibles facilement pour un éventuel nettoyage. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les électrodes symétriques, en forme de croix, situées sous la bande transporteuse sont constituées de grilles métalliques dont la partie la plus proche de l'axe de symétrie dans leur disposition est réalisée en forme de peigne afin de permettre leur imbrication et conserver une masse métallique suffisante sur toute la surface malgré le mouvement d'écartement de ces deux moitiés d'électrode lorsqu'on règle la largeur désirée pour agir sur la largeur du champ électrostatique. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que la contre-électrode en tiges métalliques et en forme de croix est fixée à la partie turbine à haute vitesse et reliée à la haute tension, et sa largeur peut être réglee manuellement pour s'adapter à la largeur de l'électrode, ceci au moyen de pattes et vis de bloquage. Le guidage des variations de largeur est réalise par des coulisseaux disposés symétriquement par rapport à l'atomiseur et sur l'axe de translation de la bande transporteuse. 5) Dispositif selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé en ce que l'adaptation des largeurs des électrodes est automatisée par la disposition sous les deux moitiés d'électrode d'une vis sans fin à deux pas inversés depuis le milieu et tournant dans des pièces formant écrous et fixés au support de ces électrodes, tandis que la vis est tenue à la partie fixe du système. Le déplacement des électrodes étant soit produit par la rotation de la vis, actionnée/par une roue manuelle, soit par un moteur électrique isolé. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le déplacement des supports des électrodes se fait au moyen de deux vérins pneumatiques qui peuvent être sans tiges et dont la partie mobile est fixée au support des électrodes. 7) Dispositif selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que le déplacement latéral des parties cadre des contre-electrodes est réalisé au moyen de vérins pneumatiques de faible section mais à tiges longues situés entre la turbine et les cadres, ceux-ci étant fixés à la tige du vérin ou à leur prolongement. Les vérins pneumatiques agissant symétriquement permettent, à distance, le rapprochement ou l'écartement des parties mobiles de ces contre-électrodes. 8) Dispositif selon les revendications 1, 5, 6, et 7 caractérisé en ce que à l'entrée de la chambre de pulvérisation, la largeur du substrat sur lequel doit être déposé le produit pulvérisé est mesurée par des détecteurs qui peuvent être mécaniques, inductifs, capacitifs, à air comprimé, lumineux ou à infrarouges de façon à agir automatiquement, grace aux systèmes électriques ou pneumatiques de deplacement des électrode et contre-électrode, et d'ajuster celles-ci à la largeur du substrat à traiter tout en agissant sur la hauteur de l'atomiseur par rapport à la bande transporteuse et sur le débit des pompes de produits pour compenser la plus grande ou plus faible largeur de la piste de produit à pulvériser.