Brevet FR2838559A1 — publié le 20031017

mande (3) d'au moins un organe de commande (1). La présente invention concerne un dispositif d'ionisation par décharge électrique à barrière diélectrique comportant un circuit de transport de gaz à proximité de la zone d'ionisation. De tels dispositifs, communément appelés " >, sont utilisés par exemple pour le traitement de surface de substrats en défilement, tels que des films plastiques ou des feuilles métalliques. Dans le cadre de ces applications, ils permettent de modifier les ca- ractéristiques d'énergie de surface et d'adhérence des substrats traités lors de leur passage dans une zone d'ionisation. De manière générale, ces dispositifs comportent une enceinte de trai tement dans laquelle sont situées deux électrodes disposées parallèlement et espacées d'un intervalle compris, par exemple, entre 0,5 et 5 mm. L'une des électrodes, désignée électrode de référence, est reliée à un potentiel de référence tel que la terre, et l'autre, désignée électrode haute ten sion, est reliée à un générateur de haute tension alternative. Au moins l'une quelconque des deux électrodes est couverte d'un matériau diélectrique. En fonctionnement, des tensions de l'ordre de 10 à 20 kV sont appli quées par le générateur à l'électrode haute tension. 11 appara^'t donc entre les électrodes, un champ électrique de forte in tensité qui permet d'ioniser l'atmosphère de l'intervalle séparant les deux électro des. Afin d'améliorer le fonctionnement de ces installations, il est prévu de man ière classiq ue, des moyens de co mmande de l' atmosphè re de la zone d'ionisation. Ces moyens sont constitués d'éléments extérieurs à l'enceinte de traitement et d'éléments intérieurs à l'enceinte, connectables entre eux et débou chant dans ou à proximité de la zone d'ionisation. L'ensemble des éléments utilisés est classiquement con,cu à partir de matériaux conducteurs et la distance séparant ces éléments et les électrodes peut être très faible, de sorte que l'ensemble des moyens de commande de l'atmosphère peut étre amené à un potentiel élevé flottant ou non. La manipulation de ces moyens, et notamment des éléments exté rieurs à l'enceinte de traitement, présente de ce fait un risque important pour le personnel utilisant un tel dispositif. Le but de la présente invention est de supprimer ce risque. L'invention a donc pour objet un dispositif d'ionisation par décharge électrique à barrière diélectrique d'une zone d'ionisation, le dispositif comprenant une enceinte de traitement qui comporte au moins deux électrodes définissant entre elles la zone d'ionisation, à savoir une électrode de référence connectable électriquement à un potentiel de référence, et une électrode haute tension connectable électriquement à un générateur électrique haute tension, I'une au moins électrodes étant couverte d'un matériau diélectrique, le dispositif compre nant en outre des moyens d'amenée de gaz d ans la zone d' ion isation q u i com portent des can alisations et des b uses d' i njection débou chant à p roxi m ité de cette zone, les moyens d'amenée de gaz étant connectables à un dispositif d'alimentation et de réqulation en gaz extérieur à l'enceinte, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de gaz comportent, à l'intérieur de l'enceinte eVou à la traversée de la paroi de celle-ci, des moyens de transport de gaz, électriquement isolants afin de permettre, pour le transport de gaz, un raccordement isolé élec triquement entre le dispositif d'alimentation et de régulation en gaz extérieur à I'enceinte et la zone d'ionisation. Suivant d'autres caractéristiques: - lesdits moyens de transport isolants comportent des raccords élec triquement isolants, disposés sur lesdites canalisations; - les moyens de transport isolants comportent une enceinte de stoc kage intermédiaire de gaz, électriquement isolante, adaptée pour être raccordée aux canalisations et aux buses d'injection; - lesdits moyens de transport comprennent des conduites électrique ment isolantes; les buses d' i njection sont term i nées par des manchons constitués de matériaux électriquement isolants et notamment résistant aux hautes températu res; - lesdits moyens de transport de gaz électriquement isolants, sont constitués d'un matériau à base de PTFE; - ladite électrode haute tension est constituée d'une enceinte de diffu sion de gaz comportant une fente débouchant sur la zone d'ionisation; - il comporte une enceinte intermédiaire de stockage de gaz, connec tée en amont aux canalisations et en aval à l'enceinte de diffusion de gaz par I'intermédiaire de conduites; et - lesdits moyens de transport de gaz sont imperméables aux gaz utili sés. L'invention porte également sur une installation pour le traitement d'un substrat comportant un dispositif d'ionisation par décharge électrique à barrière diélectrique, relié à un générateur haute tension et à un dispositif d'alimentation et de réqulation en gaz, et comportant en outre des moyens d'entranement en défileme nt du substrat au travers de ladite encei nte, caracté risé en ce q ue led it dispositif d'ionisation, est un dispositif tel que défini précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est un schéma représentant une installation équipée selon l'invention et destinée au traitement d'un substrat; - la Fig.2 représente un mode de réalisation de l'invention; et - la Fig.3 représente un autre mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une installation destinée au traitement d'un substrat continu et équipée d'un dispositif selon l'invention. Ce dispositif est décrit relié aux autres éléments de l'installation. Ce pendant, toutes les connexions sont adaptées pour être amovibles et le dispositif peut être considéré comme un élément autonome. Il comporte une enceinte de traitement 2 reliée à un générateur élec trique 4 adapté pour la génération de signaux de haute tension alternatifs. L'installation comporte également un dispositif 6 d'alimentation et de régulation en gaz relié à l'enceinte de traitement 2, pour le transport de gaz. Avantageusement, I'installation comporte également des moyens 7 de réqulation reliés à l'enceinte 2 et composés, par exemple, de systèmes de venti lateurs et d'aspirateurs, permettant d'améliorer la commande de l'atmosphère dans l'enceinte 2. L'installation comporte en outre des rouleaux 8 de guidage d'un subs trat continu 10, adaptés pour permettre le défilement du substrat 10, constitué par exemple par un film continu polymère synthétique ou naturel, au travers de l'enceinte de traitement 2. L'enceinte de traitement 2 comporte une électrode de référence 21 de forme cylindrique, rotative autour de son axe longitudinal, recouverte d'un maté riau diélectrique 22 et reliée électriquement à un potentiel de référence tel que la terre, et une électrode haute tension 23 en forme de lame s'étendant parallèle ment à l'axe de l'électrode 21 et reliée électriquement au générateur 4. Les électrodes 21 et 23 définissent entre elles une zone d'ionisation 24. Typiquement, la zone d'ionisation 24 est haute de 0,5 à 5 mm afin de permettre le passage du substrat 10 entre les électrodes 21 et 23. De par sa forme, I'électrode 21 participe à l'entranement en défile ment du substrat 10 obtenu grâce et à des dispositifs d'entranement non repré sentés. Ainsi, après avoir été dévié par un premier rouleau 8, le substrat 10 pénètre dans l'enceinte 2 par une ouverture 25 de celle-ci. Le substrat 10 s'enroule ensuite autour de la partie supérieure de l'électrode 21 en traversant la zone d'ionisation 24 et ressort de l'enceinte 2 par l'ouverture 25 avant d'être à nouveau dévié par un second rouleau 8. Le dispositif est par ailleurs relié à un dispositif 6 d'alimentation en gaz et de régulation. A cet effet, l'enceinte 2 comporte également des moyens 26 d'amenée de gaz connectés au dispositif 6 d'alimentation en gaz et de réqulation et débou chant au contact ou à proximité de l'électrode haute tension 23. Les moyens 26 d'amenée de gaz sont composés de canalisations 27 débouchant sur des buses d'injection 28 ou injecteurs, localisés au contact ou à proximité de l'électrode haute tension 23. En fonctionnement, le dispositif 6 d'alimentation et de régulation en gaz permet, grâce aux moyens d'amenée 26, de commander les paramètres de l'atmosphère de la zone d'ionisation 24. Notamment, ces moyens 6 et 26 permettent de commander par exem ple, la nature, le débit, la température etiou la pression des gaz amenés dans la zone d'ionisation 24. Selon le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1, les moyens 26 d'amenée de gaz comportent, à la traversée de la paroi de l'enceinte 2, des raccords 30 isolants électriquement, imperméables aux gaz utili sés et reliant les canalisations 27 et le dispositif 6 d'alimentation et de régulation en gaz. Par exemple, ces raccords 30 sont constitués d'un matériau plastique haute densité, tels qu'un matériau à base de PTFE (polytétrafluoroethylène). Ainsi, en fonctionnement, I'électrode haute tension 23 est chargée à un potentiel élevé et, du fait de leur proximité et de leur conductivité, les buses d'injection 28 et les canalisations 27 sont également à un potentiel élevé. Cependant, les raccords 30 permettent d'isoler électriquement les moyens d'amenée 26 intérieurs à l'enceinte 2 du dispositif 6 d'alimentation et de réqulation en gaz extérieur à cette enceinte 2, tout en préservant l'étanchéité du circuit d'alimentation en gaz. Ainsi, le dispositif 6 d'alimentation et de réqulation en gaz ne présente aucun risque pour un utilisateur extérieur à l'enceinte 2. Sur la figure 2, on a représenté un second mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure, les canalisations 27 sont directement raccordées au dispositif 6 d'alimentation et de réqulation en gaz. A leur extrémité aval, les canalisations 27 sont raccordées à une en ceinte 31 intermédiaire de stockage de gaz. Selon l'invention, cette enceinte 31 est composée d'un matériau im perméable aux gaz utilisés et électriquement isolant. Les buses d'injection 28 sont directement raccordées à cette enceinte de stockage 31. Le dispositif comporte une pluralité de buses d'injection 28 réparties le long de l'électrode haute tension 23, de manière à assurer une diffusion homo gène du gaz dans la zone d' ion isation 24. En fonctionnement, l'électrode haute tension 23 est chargée à un haut potentiel, de sorte que les buses d'injection 28 se trouvent également chargées à un potentiel élevé. Cependant, grâce à la présence de l'enceinte de stockage 31 consti tuée d'un matériau électriquement isolant, les canalisations 27 sont à un potentiel neutre et ne transmettent aucune tension au dispositif 6 d'alimentation en gaz et de régulation extérieur à l'enceinte 2. Sur la figure 3, on a représenté un troisième mode de réalisation de l'invention. De même que dans le mode de réalisation décrit précédemment, les canalisations 27 sont directement raccordées en amont au dispositif 6 d'alimentation et de régulation en gaz et, en aval, à une enceinte 32 intermédiaire de stockage de gaz. Dans ce mode de réalisation, l'électrode haute tension 23 est consti tuée d'une enceinte 33 de diffusion de gaz comportant sur sa face inférieure, une fente 34 parallèle à son axe longitudinal et à l'axe de l'électrode 21, cette fente débouchant sur la zone d'ionisation 24. Typiquement, cette fente est d'une largeur de l'ordre de 1 mm. L'enceinte 33 de l'électrode 23 est reliée à l'enceinte 32 de stockage de gaz par une pluralité de conduites 35 réparties le long des enceintes 32 et 33, de manière à assurer une diffusion homogène du gaz dans l'enceinte 33. Dans ce mode de réalisation, l'enceinte 33 est réalisée dans un maté riau conducteur, tandis que les conduites 35 sont réalisées dans un matériau im perméable aux gaz utilisés et électriquement isolant. Ainsi, l'enceinte 33 est chargée à un potentiel élevé et remplit la fonc tion d'électrode haute tension tout en permettant la diffusion du gaz au travers de la fente 34. Cependant, du fait de la présence des conduites 35 électriquement isolantes, quel que soit le matériau utilisé pour la réalisation de l'enceinte inter médiaire de stockage 32 et des canalisations 27, cellesci sont à un potentiel neutre et ne transmettent au cu ne tension au d ispositif 6 d' ali mentation en gaz et de régulation extérieur à l'enceinte 2. Dans un autre mode de réalisation (non représenté), les buses d'injection sont terminées par des manchons en un matériau imperméable aux gaz utilisés et électriquement isolant et restent à un potentiel neutre. Les buses ne transmettent alors aucune tension aux autres éléments constituant les moyens d'alimentation en gaz. Avantageusement, ces manchons 34 sont en outre constitués d'un matériau adapté pour résister à de fortes températures, du fait d'une possible élévation de la température dans la zone d'ionisation pendant le fonctionnement du dispositif. Dans d'autres modes de réalisation, les électrodes et les moyens d'entranement en défilement sont agencés différemment. De même, le substrat traité peut être un substrat plein ou poreux, continu ou discontinu, et peut être transporté par un convoyeur au travers de la zone d'ionisation. Par ailleurs, les moyens de transport de gaz électriquement isolants peuvent être perméables aux gaz utilisés afin de participer au contrôle de I'atmosphère dans l'enceinte 2. Enfin, le matériau diélectrique peut être placé indifféremment sur l'une ou l'autre des électrodes. REVENDICATIONS 1. Dispositif (2) d'ionisation par décharge électrique à barrière diélec- trique d'une zone d'ionisation (24), le dispositif comprenant une enceinte de trai- tement (2) qui comporte au moins deux électrodes (21, 23) définissant entre elles la zone d'ionisation (24), à savoir une électrode de référence (21) connectable électriquement à un potentiel de référence, et une électrode haute tension (23) connectable électriquement à un générateur électrique (4) haute tension, l'une au moins des électrodes étant couverte d'un matériau diélectrique (22), le dispositif comprenant en outre des moyens (26) d'amenée de gaz dans la zone d'ionisation (24) qui comportent des canalisations (27) et des buses d'injection (28) débou chant dans cette zone (24), les moyens (26) d'amenée de gaz étant connectables à un dispositif d'alimentation et de régulation en gaz (6) extérieur à l'enceinte (2), caractérisé en ce que les moyens (26) d'amenée de gaz comportent, à l'intérieur de l'enceinte (2) et/ou à la traversée de la paroi de celle-ci, des moyens (30; 31; 35) de transport de gaz électriquement isolants afin de permettre, pour le trans- port de gaz, un raccordement isolé électriquement entre le dispositif (6) d'alimentation et de régulation en gaz extérieur à l'enceinte (2) et la zone d'ionisation (24). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (26) de transport isolants comportent des raccords (30) électriquement isolants disposés sur lesdites canalisations (27). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (26) de transport isolants comportent une en- ceinte (31) de stockage intermédiaire de gaz électriquement isolante, adaptée pour être raccordée aux canalisations (27) et aux buses d'injection (28). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de transport (26) comprennent des conduites (35) électriquement isolantes. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu e les buses d' i njection sont term inées par des manchons constitués de matériaux électriquement isolants et notamment résistant aux hautes températures. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (30; 31; 35) de transport de gaz électri- quement isolants, sont constitués d'un matériau à base de PTFE. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté risé en ce q ue lad ite électrode haute tension (23) est constituée d' u ne enceinte de diffusion de gaz (33) comportant une fente (34) débouchant sur la zone d'ionisation (24). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte (32) intermédiaire de stockage de gaz, connectée en amont aux canalisations (27) et en aval à l'enceinte de diffusion de gaz (33) par l'intermédiaire des conduites (27). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de transport de gaz (30; 31; 35) sont im- perméables aux gaz utilisés. 10. Installation pour le traitement d'un substrat (10) comportant un dis positif d'ionisation par décharge électrique à barrière diélectrique (2), relié à un générateur haute tension (4) et à un dispositif (6) d'alimentation et de réqulation en gaz, et comportant en outre des moyens (8) d'entranement en défilement du substrat (10) au travers de ladite enceinte (2), caractérisé en ce que ledit disposi tif d'ionisation est un dispositif selon l'une quelconque des revendications précé-