Brevet FR2829949A1 — publié le 20030328

B 13844.3 EE PROCEDE DE DEPOT ELECTROSTATIQUE Arrière-plan technologique de l'invention La présente invention concerne un procédé de dépôt de matériaux abrasifs grâce à une technique électrostatique et au matériel utilisé pour provoquer ce dépôt. Lors de la fabrication d'abrasifs enrobés grâce à un procédé dans lequel un grain abrasif est déposé sur un matériau liant non durci ou partiellement durci, la technique de dépôt la plus courante implique le dépôt électrostatique, dans lequel le grain est projeté vers le haut, sous l'influence d'un champ électrostatique en contact avec le liant. Ceci est habituellement décrit comme étant un procédé de projection ascendante. Le grain alimente, à partir d'une trémie, une courroie mobile, qui traverse un poste de dépôt défini par une plaque chargée située sous la courroie mobile, et directement opposée et parallèle à une plaque mise à la terre située au dessus de la courroie mobile. Le substrat sur lequel le grain doit être déposé suit un trajet parallèle à la courroie et mobile et situé audessus de celle-ci, au moment o ils traversent tous deux l'emplacement du dépôt. Le champ électrostatique existant entre la plaque chargée et la plaque mise à la terre entrane la projection du grain vers le haut, en direction de la surface dirigée vers le bas du substrat, o il adhère sur un liant non durci ou partiellement durci qui revêt celui-ci. L'uniformité du revêtement dépend donc clairement de l'uniformité du champ électrostatique grâce auquel le grain est propulsé sur le substrat. Dans un procédé typique de l'art antérieur, le champ est généré par un transformateur qui est utilisé pour générer des signaux CA à haute tension compris entre O et 60 kilovolts (kV), et ayant la capacité de faire varier la fréquence de quelques Hertz (Hz) jusqu'à 30 ou 40 Hz. Dans un réglage typique, I'alimentation en énergie consiste en un moteur générateur qui alimente un transformateur à haute tension pour générer une sortie en haute tension. Le transformateur délivre le signal de sortie au moyen d'un jeu de bobines d'induction primaire et secondaire. Dans un autotransformateur, les bobines sont superposées. Du fait de la conception d'une telle alimentation en énergie, un type immuable et fixe de forme d'onde est généré et celle-ci est habituel lement carrce ou sin uso dale. Très souvent, seule une gamme très étroite de fréquences comprises entre environ zéro et environ 30-40 Hz est disponible du fait de la distorsion excessive du signal de haute tension qui se produit pour des fréquences plus élevées. Ces limites entranent souvent des défauts de l'uniformité du motif de revêtement. Un tel manque d'uniformité n'est pas un problème sérieux lorsque les grains abrasifs sont relativement grossiers et que des poids importants de grains sont déposés du fait que la forte charge masque tout manque d'uniformité. Cependant, si les grains sont relativement petits, par exemple si ce sont des grains d'abrasifs de 220, voire moins, et si le poids de grain déposé est relativement faible, des défauts connus sous le nom de ' sont très apparents et peuvent rendre le produit inacceptable par un client. Etant donné que la même ligne de dépôt ascendant de grain est habituellement utilisée pour une gamme de tailles de grains d'abrasif et de niveaux de dépôt de poids de grain, la conception finale tend à être un compromis qui ne fait bien que très peu de choses. Par conséquent, il existe un besoin d'un procédé de projection ascendante de grain qui puisse être adapté aux procédés de dépôt de grains abrasifs fins ou grossiers pour des poids de dépôt importants ou non, grâce à un simple réglage. La présente invention fournit un procédé de projection ascendante adaptable à n'importe quoi niveau de dépôt de poids de grain utilisant des particuies abrasives très fines, et qui n'entrane pas de marques de broutage. Le procédé a, de plus, un fonctionnement beaucoup moins onéreux puisqu'il consomme un maximum de 2 kVA, par opposition à la consommation d'énergie d'un transformateur typique qui s'élèveà5à6kVA. Description de l'invention La présente invention fournit un procédé ascendant pour le dépôt de matériau particulaire sur un substrat qui comprend la génération d'un champ de projection en utilisant un générateur de fonction à état solide capable de générer une gamme de formes d'ondes, en choisissant un signal présentant une forme d'onde désirce et en alimentant ledit signal par I'intermédiaire d'un amplificateur non inverseur à état solide pour générer un champ de projection ascendant, et en utilisant ledit champ de projection pour provoquer le dépôt du matériau particulaire sur le substrat. L'invention est appliquée, de la manière la plus appropriée, au dépôt de grains abrasifs sur un substrat et ceci constitue le contexte dans lequel i'invention est plus particulièrement décrite. Cependant, il faut comprendre que les principes généraux réalisant l'invention ne sont pas, par là même, limités. Le fait de substituer un générateur de fonction à état solide, qui présente une sortie variable indéfiniment en termes de forme d'ondes, 2 5 même en fonctionnement, par opposition à un transformateur qui, dans une certaine mesure, présente une sortie de forme d'ondes fondée sur la conception du transformateur, et présente une faible capacité, (voire une capacité inexistante) de variation, en fonctionnement. L'utilisation d'un amplificateur non inverseur à état solide conjointement avec le générateur de fonction permet que la sortie atteigne la tension CA requise pour générer un champ de projection approprié. Ceci est assez inattendu puisque, alors que le champ typique généré par le transformateur utilise des tensions de 50-60 kV, la tension maximale disponible en utilisant le système de l ' invention n'est que de +/- 30 kV et pou rtant l' un iformité et la possibilité de commander le système font que les champs générés avec ces tensions sont totalement adéquats pou r don ner d' excel lents résu ltats, sauf lorsque des particules très lourdes doivent être déposoes. Le fait d'avoir la capacité de faire varier la forme d'ondes et la fréquence permet à l'opérateur de concevoir une forme d'onde qui convient pour que le produit soit fabriqué et évite le développement de marques de broutage qui indiquent un dépôt non uniforme comme résultat du manque d'homogénéité dans le champ électrostatique. L' uti l isation d' u n matériel de génération de champ spécifié dans la présente invention permet la génération de toute forme d'onde appropriée telle qu'une forme d'onde CC, CC par impuision, carrée, sinusodale, triangulaire ou méme une forme d'onde personnalisoe adaptée à I'application spécifique. La forme d'onde sélectionnée peut étre amplifiée pour délivrer des hautes tensions dans une largeur de bande de fréquence très ample. Ceci contraste nettement avec la technologie basée sur la transformation qui dolivre une seule forme d'onde à l'intérieur d'une gamme très étroite de fréquences (généralement jusqu'à 30-40 Hz). 2 5 La variabilité de la fréquence est une caractéristique très importante de la présente invention, puisqu'on a souvent découvert que, dans des conditions qui génèrent des marques de broutage, ces dernières peuvent étre supprimoes grâce à un fonctionnement à une fréquence de champ comprise entre 45 et 60 Hz, par opposition aux 30-40 Hz typiques de la technologie basoe sur la transformation. Au contraire, un amplificateur non inverseur approprié tel qu'un Modèle 30/20 commercialisé par Trek Inc., qui présente un gain fixe de 3000 V/V, utilisé conjointement avec un générateur de fonctions standard de 1 MHz, (Modèle FG3B commercialisé par Wavetek), peut délivrer des tensions de sortie, pour une gamme de différentes formes d'ondes, dans une gamme de O à + 30 kV CC ou CA de crête, pour des fréquences variant entre 1 Hz et 1 MHz. De plus, et ce qui constitue un élément primordial, la forme d'onde et la fréquence peuvent être changées de manière à permettre à l'opérateur d'accorder le signal de haute tension, et, par conséquent, le champ généré, avec un produit ou un ensemble de conditions de fonctionnement spécifiques. Idéalement, ceci permet une meilleure commande du dépôt, et par conséquent de la qualité du produit, en particulier dans le cas d'un fonctionnement avec des poids de dépôt de grain faibles. Ceci fournit également une meilleure rentabilité puisque des tensions pouvant atteindre environ 30 kV peuvent être utilisées au lieu des -60 kV qui sont typiquement utilisés avec des champs de dépôt générés en utilisant la technologie basée sur la transformation. Description des modes de réalisation préférés Pour illustrer l'invention, plusieurs techniques de dépôt différentes ont été utilisées et comparées aux techniques de dépôt selon l'invention, en faisant une référence particulière à l'apparition de marques de broutage. Les Exemples Comparatifs 1 et 2 sont utilisés dans un autotransformateur classique pour générer une forme d'onde avec une tension de +/- 20 kV et une fréquence de 30 Hz. Dans l'Exemple Comparatif 1, la forme d'onde était carrée et le grain abrasif était de l'alumine de 220, et dans l'Exemple Comparatif 2, la forme d'onde était carrée et le grain abrasif était de l'alumine P1500. On a comparé ceci à un matériel générateur de forme d'onde selon I'invention. Dans chaque cas, un générateur de fonctions Wavetek F3GB a été util isé com me al imentation d'énergie de base et l'am plificateu r était un amplificateur non inverseur Trck modèle 30/20. Les résultats sont indiqués dans le Tableau suivant: Compl Inv] Inv3 Comp2 nv4 ABRASIF 220 220 220 220 1500 1500 FREQUENCE 30 Hz 30 Hz 30 Hz 50 Hz 30 Hz 50 Hz FORME Carrée S in. Carrée Carrée Carrée sin. POIDS 41,5 39,5 41,5 4l,5 20 20 MARQUES DE OUI NON OUI NON OUI NON BROUTAGE indique le poids de grains déposé en grammes par mètre carré. marques de broutage ou non. D'après ce qui précède, on peut voir que, en comparant l'Exemple Comparatif N 1 avec l'Exemple de l'invention n 1, le fait de changer la forme d'onde de carrce à sinusodale, a réduit l'ajout de poids et supprimé les marques de broutage. L'Exemple de l'invention n 3 montre que le fait de fonctionner dans les mêmes conditions que dans l'Exemple Comparatif n 1 a également donné des marques de routage mais que celles- ci pouvaient être supprimées en relevant la fréquence de 30 Hz à 50 Hz. Ces quatre premiers essais illustrent donc le fait que les marques de broutage peuvent être supprimées en faisant varier la forme d'onde ou en augmentant la fréquence. Ces deux changements peuvent être effectués alors que le dépôt est effectivement en cours, en utilisant les enseignements de la présente invention. On note le même résultat en comparant l'Exemple Comparatif n 2 avec l'Exemple de l'invention n 4. Dans ce cas, I'alumine était la taille du grain abrasif de P1500, o les marques de broutage sont beaucoup plus difficiles à éviter et/ou masquer. Cette comparaison montre que le fait d'utiiiser l'équipement enseigné par la présente invention, et d'augmenter la fréquence de 30 à 55 Hz supprime l'incidence des marques de broutage. Le procédé de l'invention peut être utilisé pour déposer des grains abrasifs sur un substrat tel qu'un support souple revêtu d'une couche de finition. Il peut également être utilisé, cependant, pour déposer une poudre fonctionnelle sur la surface d'un abrasif transformé. Un abrasif transformé est un abrasif dans lequel on donne un motif à la surface comprenant des structures formées à partir d'un mélange de particules abrasives dispersées dans un liant durcissable. Une poudre fonctionnelle peut être déposée sur une telle surface soit pour rendre la surface plus facile à former dans les structures souhaitées soit pour donner à ia surface une caractéristique souhaitée. Typiquement, la poudre fonctionnelle est un abrasif fin mais elle peut également être un mélange de tels abrasifs et d'un adjuvant abrasif ou de certains autres additifs pour lui donner, par exemple, des propriétés antistatique ou anti-charge. REVENDICATIONS 1. Procédé ascendant pour le dépôt d'un matériau particulaire sur un substrat qui comprend la génération d'un champ de projection en utilisant un générateur de fonction à état solide capable de générer une gamme de formes d'onde et de fréquences, la sélection d'un signal ayant une forme d'onde et une fréquence souhaitées et l'alimentation avec ledit signal par l'intermédiaire d'un amplificateur non inverseur à état solide afin de générer un champ de projection ascendante et l'utiiisation dudit champ de projection pour occasionner ledit dépôt du matériau particulaire sur le 1 0 substrat. 2. Procédé ascendant selon la revendication 1, dans lequel le matériau particulaire est un matériau abrasif. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fréquence de la forme d'onde générée est comprise entre 40 et 60 Hz. 4. Procédé selon la revendication 1, utilisé pour déposer un matériau particulaire ayant une grosseur de particule de 180, voire plus fin, sur un substrat ayant un revêtement de surface fourni grâce à une résine durcissable non durcie. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le matériau particulaire est un abrasif. 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la résine durcissable est une résine thermofusible. 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la résine durcissable se trouve sous la forme d'une couche de finition appliquée sur