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PROCÉDö DE RECOUVREMENT D'UN OBJET PAR UN FILM ET
APPAREILLAGE POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCÉDÉ
[domaine de l'invention]
La présente invention concerne un procédé de recouvrement d'un objet
par un film provenant de la fusion d'une mince couche de poudre préalablement
déposée sur l'objet et l'appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé.
II existe actuellement à l'échelle industrielle plusieurs procédés de
recouvrement d'un objet.
Le premier procédé est le poudrage électrostatique, il consiste à charger
la poudre d'électricité statique et à la mettre en contact avec l'objet à
recouvrir
relié à un potentiel zéro. Par exemple la poudre est injectée dans un pistolet
électrostatique qui va charger la dite poudre par effet Corona (aussi appelé
effet
couronne), par triboélectrification ou par combinaison des deux. La poudre
ainsi
chargée est projetée sur l'objet à recouvrir relié à un potentiel zéro. Selon
une
autre forme de poudrage électrostatique on trempe l'objet relié à un potentiel
zéro dans un lit fluidisé de poudre chargée. A l'intérieur du lit fluidisé se
trouve
de la poudre dont on veut recouvrir l'objet. Cette poudre est sous la forme de
particules solides de faible taille, par exemple entre 0.01 et 1 mm, de forme
quelconque, qui sont en état de fluidisation à l'intérieur du lit en présence
d'air
ou de tout autre gaz. Dans le lit fluidisé il existe des électrodes pour
charger la
poudre par effet corona ou un dispositif pour la charger par effet
triboélectrique.
L'objet recouvert de poudre est ensuite placé dans un four à une température
suffisante pour assurer un revétement par fusion de la poudre provoquant la
filmification. Par exemple pour une poudre de polyamide 11 il suffit de
chauffer
à 220°C.
Le deuxième procédé consiste à préchauffer l'objet à recouvrir à une
température supérieure à la température de fusion de la poudre. Une fois
chaud, l'objet est immédiatement immergé dans un lit fluidisé de la poudre, la
poudre fond au contact de l'objet chaud et filmifie. Un recouvrement solide
est
ainsi assuré. Dans ce procédé, on trempe un objet chaud dans un lit fluidisé
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froid et pour lutter contre la déperdition calorifique on a besoin d'un four à
une
température plus haute que celle nécessaire à la filmification, ce qui
entraîne
une consommation énergétique accrue. De plus si l'objet est constitué de
parties ayant des inerties thermiques très différentes ces différentes parties
n'ont pas la même température et donc l'épaisseur du film n'est pas uniforme.
La présente invention concerne le procédé électrostatique dans lequel on
trempe l'objet dans un lit fluidisé de poudre chargée.
[L'art antérieur et le problème technique]
Le brevet US 3248253 décrit des lits fluidisés électrostatiques dans
lesquels sont disposées des électrodes portées à de très hauts potentiels.
Dans
de tels lits fluidisés électrostatiques, les particules sont chargées par
effet
couronne qui consiste à ioniser l'air au voisinage d'une pointe et donc à
charger
électriquement les particules dans cette zone. Les objets à revêtir accrochés
à
un système de convoyage et reliés à la terre passent au-dessus du lit fluidisë
et
se recouvrent de poudre par attraction électrostatique. Selon un variante les
objets à revêtir sont immergés dans le lit fluidisé.
Un procédé similaire est décrit dans le brevet US 4.381.728. De bons
recouvrements sont obtenus dans de tels lits mais ils présentent un certain
danger dû à la présence d'électrodes portées à potentiel élevé qui peuvent
donner naissance à des arcs électriques avec l'objet à recouvrir.
Pour éviter tout arc électrique entre l'électrode et l'objet à revêtir, il est
possible de placer cette électrode sous une dalle poreuse telle pue décrite
dans
le brevet GB 1.487.195 .
Un inconvénient de ces systèmes classiques de lit fluidisé électrostatique
à charge couronne réside dans le fait que le dépôt de poudre n'est pas
homogène. En particulier, les parties concaves d'une pièce sont difficilement
accessibles. Dans le brevet US 4.689.241 sont décrites des limitations telles
que les manques d'épaisseur dans les cages de Faraday formées par l'objet à
recouvrir. Enfin, une différence d'épaisseur du dépôt de poudre est observée
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entre les parties les plus distantes de l'électrode de charge. D'autres
descriptions de lits fluidisés électrostatiques classiques à effet couronne
existent dans " Electrostatic fluidised bed, theory, design, application",
American Paint Journal 1972, 57 (11) 53-5, 66, 68, 70-2 et dans "ANTEC,
Conference Proceedings (Part 2)", Society of Plastics Engineers, 1994 -
Brookfield, CT, USA - page 2329, 2331.
Pour répondre à ces problèmes, des solutions alternatives ont été
proposées. Dans le brevet WO 96 11061 on décrit un système de charge qui
n'est pas à effet couronne mais par induction. Cependant cette technique ne
reste applicable qu'à des poudres de faible résistivité.
Dans la publication " Triboelectrification of polymer powders in a
fluidised Bed", Power Engineering ; Journal of the Academy of Science of the
USSR Vol 19, n° 6 page 75-83, on décrit un système de charge
triboélectrique
mais cependant assisté par des électrodes reliées à une haute tension.
Dans la publication " Charge of powdered paint according to a
triboelectric mechanism during its fluidisation ", Journal Lakoleras, Mater.
IKH Primen (1979), (4), 30-2, il est décrit la charge triboélectrique dans un
lit
fluidisé classique sur les parois de la cuve. Cependant, elle révèle les
limitations de la charge électrique dans le temps à cause du recouvrement des
parois dès les premiers instants de la fluidisation par des particules de
poudre.
Le brevet WO 0076677 décrit un procédé de recouvrement d'un objet par
un film provenant de la fusion d'une mince couche de poudre dans lequel
(a) on dispose d'un lit de poudre fluidisée électrisée dans une
cuve, cette poudre étant chargée essentiellement par un dispositif
tribochargeur, autre que les parois de la cuve, situé dans la cuve
et l ou à l'extérieur de la cuve,
(b) on trempe dans la cuve l'objet relié à un potentiel zéro ou
suffisant pour le recouvrir de poudre,
(c) on place ensuite l'objet recouvert de la poudre dans un four à
une température suffisante jusqu'à obtenir le film de revêtement
par fusion de la poudre.
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II s'agit d'un lit fluidisé électrostatique tribochargé essentiellement à
l'aide
d'un dispositif autre que les parois de la cuve. La poudre est tribochargée,
on
crée ainsi une forte densité volumique de charge à l'intérieur du lit
fluidisé. La
poudre est chargée et fluidisée. Si on plonge dans le lit chargé un objet à
recouvrir relié à un potentiel zéro ou suffisant, on va se trouver en présence
d'un champ électrique créé par le volume de poudre chargée. Ceci va
contribuer à une bonne électrodéposition sur l'objet à la terre. L'objet peut
être
à une polarisation positive ou négative ou zéro.
Dans ce brevet la poudre est tribochargée, c'est-à-dire chargée par
contact ou frottement. Le frottement est assuré par l'air ou le gaz de
fluidisation
qui entraîne les particules de poudre et permet à celles-ci de venir en
contact
avec les systèmes tribochargeurs qui seront décrits par la suite. Le système
de
charge décrit dans la présente demande est autonome et ne nécessite pas
d'apport énergétique autre que le gaz assurant la mise en fluidisation de la
poudre.
Avantageusement on utilise comme dispositif tribochargeur un " nid
d'abeille". II s'agit d'une structure composée d'éléments géométriques dont la
section peut aller de tout type de polygone (les éléments sont alors des
prismes) jusqu'au cercle (les éléments sont alors des tubes). Ces éléments
sont
creux, disposés verticalement et présentent une épaisseur de préférence
comprise entre 1 et 10 mm ; leur longueur est par exemple comprise entre 15 et
cm. Ces tubes sont accolés les uns aux autres de façon à constituer un
ensemble solide et homogène. Les interstices entre tubes sont bouchés par un
moyen quelconque comme des feuilles d'aluminium. Bien que tout type de
25 section polygonale puisse être envisagé, la structure cylindrique est
préférentielle. Une géométrie cylindrique est préférée de manière à permettre
une fluidisation homogène. Des effets de bord seront limités par une longueur
adaptée des tubes constitutifs du nid d'abeille c'est à dire que ces tubes
sont
avantageusement supérieurs à 15 cm de longueur.
Ce " nid d'abeille " est disposé au fond du lit. II faut laisser suffisamment
de place en haut du lit pour immerger l'objet et disposer autour du dit objet
d'une densité volumique de charge suffisante pour assurer l'électrodéposition.
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Le « nid d'abeille » est placé le plus bas possible dans le lit, de façon à
optimiser le contact dans les tubes sans toutefois perturber la fluidisation.
Le diamètre des tubes est choisi le plus faible possible afin d'accroître la
surface de contact, mais il faut quand même s'assurer que les tubes ne vont
5 pas se boucher et sont donc suffisamment larges pour assurer une
fluidisation
correcte. Plus ces tubes sont longs, meilleure sera la charge électrique
générée
sur les particules de poudres, cependant on est limité par l'espace à laisser
pour le trempage de l'article. A titre d'exemple on peut utiliser des tubes de
diamètre 25 mm et de longueur 150 mm. Ils sont avantageusement en PVC ou
PTFE.
Le procédé basé sur le nid d'abeilles dans le lit fluidisé décrit dans ce
brevet WO 0076677 a l'avantage d'étre très simple et très économe en énergie
puisqu'il n'y a pas d'électrodes reliées à un potentiel cependant la charge
des
particules n'est pas toujours parfaite. On a maintenant trouvé qu'en utilisant
un
tube tribochargeur à circulation forcée la charge des particules de poudre se
faisait très bien. Le terme "à circulation forcée" est employé par opposition
à la
circulation dans les tubes du nid d'abeille qui ne se fait que par le débit du
gaz
de fluidisation du lit. On entend par "circulation forcée" qu'une partie du
contenu
du lit fluidisé c'est à dire un mélange de gaz de fluidisation et de poudre
est
prélevée et à l'aide d'une pompe ou d'un dispositif équivalent tel qu'un
éjecteur
à gaz (fonctionnant de préférence avec le même gaz que le lit fluidisé) et
passe
dans un ou plusieurs tubes tribochargeurs. De prëférence la pompe et le tube
tribochargeur sont à l'extérieur du lit pour ne pas perturber son
fonctionnement,
le gaz et la poudre tribochargée après avoir traversé le tube tribochargeur
sont
renvoyés dans le lit fluidisé. Le principe de tribocharger des poudres à
l'aide
d'un pistolet dans lequel on fait circuler la poudre à charger sous l'effet
d'un
courant de gaz est connu par le brevet US 4399945. Les particules se chargent
par frottement sur une surface, un système de mise à la terre permet d'évacuer
les charges. Cependant dans cet art antérieur il n'est ni dëcrit ni suggéré
que
la poudre provient d'un lit fluidisé et y retourne après avoir été chargée. Le
brevet US 5622313 décrit un perfectionnement du précédent c'est à dire que
pour éliminer les charges de la surface de tribocharge on la traite par effet
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corona. Les charges apportées par l'effet corona non seulement neutralisent
les
charges accumulées sur la surface de tribocharge mais passent aussi dans la
poudre et s'ajoutent donc aux charges crées par effet triboélectrique. Comme
dans le brevet US 4399945 il n'est ni décrit ni suggéré que la poudre provient
d'un lit fluidisé et y retourne après avoir été chargée.
L'objet ayant été recouvert de poudre on le sort du lit fluidisé et on le
chauffe pour que la poudre fonde et forme un film sur l'objet. Dès qu'on
commence à chauffer l'objet recouvert de poudre il se produit une relaxation
des charges et selon la nature de la poudre, la nature de l'objet à recouvrir
et sa
géométrie une partie de la poudre peut se détacher avant d'avoir fondu et
formé
le film. On a maintenant trouvé qu'il suffisait de disposer des électrodes
dans le
four, ces électrodes sont portées à un potentiel électrique élevé afin de
provoquer un effet couronne qui compense la relaxation de la charge des
particules de poudre pendant leur chauffage. On maintient ainsi la charge des
particules et donc elles restent sur l'objet et peuvent ainsi former le film
par
fusion. Ceci n'a pas été décrit dans l'art antérieur. Dans l'art antérieur US
3248253 l'effet corona est utilisé pour charger électriquement la poudre dans
le
lit alors que dans la présente invention la poudre a été tribochargée, s'est
déposée sur l'objet et l'effet corona n'est utilisé que pour maintenir la
poudre sur
l'objet pendant qu'elle fond pour former le film.
[Brève description de l'invention]
La présente invention est un procédé de recouvrement d'un objet par un
film provenant de la fusion d'une mince couche de poudre dans lequel
(a) on dispose d'un lit de poudre fluidisée électrisée dans une
cuve, cette poudre ëtant chargée par un dispositif tribochargeur à
circulation forcée,
(b) on trempe dans la cuve l'objet relié à un potentiel zéro ou
suffisant pour le recouvrir de poudre,
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(c) on place ensuite l'objet recouvert de la poudre dans un four à
une température suffisante jusqu'à obtenir le film de revêtement
par fusion de la poudre.
Selon une forme avantageuse de l'invention le four comprend des
électrodes portées à un potentiel électrique élevé afin de provoquer un effet
couronne qui compense la relaxation des particules de poudre pendant leur
chauffage. On maintient ainsi la charge des particules et donc elles restent
sur
l'objet et peuvent ainsi former le film par fusion.
La présente invention concerne aussi l'appareillage pour la mise en
couvre du procédé.
[Description détaillée de l'invention]
S'agissant des objets qu'on veut revétir ils peuvent être de toute sorte
pourvu qu'ils puissent être plongés dans la cuve de fluidisation et résister à
la
température du four. A titre d'exemple on peut citer les métaux tels que
l'aluminium, les alliages d'aluminium, l'acier et ses alliages.
S'agissant des poudres elles sont constituées d'une substance qui par
chauffage va former un film de protection de l'objet. A titre d'exemple on
peut
citer les polyamides, les polyoléfines, les époxy et les polyesters.
On entend par polyamide les produits de condensation
- d'un ou plusieurs aminoacides, tels les acides aminocaproïques,
amino-7-heptanoïque, amino-11-undécanoïque et amino-12-dodécanoïque d'un
ou plusieurs lactames tels que caprolactame, oenantholactame et
lauryllactame;
- d'un ou plusieurs sels ou mélanges de diamines telles
l'hexaméthylène-diamine, la dodécaméthylènediamine, la métaxylyènediamine,
le bis-p aminocyclohexylméthane et la triméthylhexaméthylène diamine avec
des diacides tels que les acides isophtalique, téréphtalique, adipique,
azélaïque, subérique, sébacique et dodécanedicarboxylique ;
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ô
ou des mélanges de plusieurs de ces monomères ce qui conduit à des
copolyamides.
On entend par polyoléfines des polymères comprenant des motifs
olëfines tels que par exemple des motifs éthylène, propylène, butène-1, etc...
A titre d'exemple, on peut citer
- le polyéthylène, le polypropylène, les copolymères de l'éthylène avec
des alphaoléfines. Ces produits pouvant être greffés par des anhydrides
d'acides carboxyliques insaturés tels que l'anhydride maléfique ou des
époxydes
insaturés tels que le méthacrylate de glycidyle.
- les copolymères de l'éthylène avec au moins un produit choisi parmi
(i) les acides carboxyliques insaturés, leurs sels, leurs esters, (ü) les
esters
vinyliques d'acides carboxyliques saturés, (iii) les acides dicarboxyliques
insaturés, leurs sels, leurs esters, leurs hemiesters, leurs anhydrides (iv)
les
époxydes insaturés. Ces copolymères de l'éthylène pouvant être greffés par
des anhydrides d'acides dicarboxyliques insaturés ou des époxydes insaturés.
Des substances particulièrement préférées sont le polyamide 11 et le
polyamide 12. La taille de la poudre est avantageusement comprise entre
0,01 mm et 1 mm.
On entend par "mince couche de poudre" une épaisseur jusqu'à 2 mm et
avantageusement comprise entre 0,1 et 0,6 mm.
S'agissant du lit fluidisé il est dimensionné de façon à immerger
totalement la pièce à recouvrir. Sa forme importe peu du moment qu'il contient
le volume de poudre nécessaire, que la pièce à recouvrir peut être totalement
immergée et que la fluidisation est correcte.
S'agissant du dispositif tribochargeur à circulation forcée et d'abord
du matériau qui va tribocharger correctement la poudre, on peut faire un
premier choix en comparant les fonctions de travail de la poudre et du
matériau
envisagé. Ceci peut être fait en regardant les valeurs des fonctions de
travail en
électronvolts des deux espèces concernées et leurs positions respectives dans
une série triboélectrique. Plus la différence : ~ Ft poudre - Ft matériau ~
est
grande plus la poudre va se charger facilement. II est recommandé que cette
valeur soit supérieure à 0.5 eV en valeur absolue. "Ft" désigne la fonction de
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travail, ces valeurs sont lues dans des tables de séries triboélectriques
telles
que par exemple ELECTROSTATICS de J.A. CROSS, IOP Publishing, 1987.
Des valeurs inférieures peuvent être considérées, tout en sachant bien qu'en
conséquence la tribocharge sera moins bonne et donc le recouvrement moins
efficace.
Toutefois ces valeurs ne sont que théoriques et le fait qu'une bonne
tribocharge est obtenue entre le matériau et la poudre peut être vérifiée par
l'expérience décrite par I.I. Inculet et al dans le brevet US 5,289,922 et qui
consiste à tribocharger la poudre dans un cylindre constitué du materiau
tribochargeur en rotation puis à mesurer la charge obtenue. Avec ce type de
test, si le rapport Q/m (charge massique) obtenu pour la poudre est supérieur
en valeur absolue à 0.5 10**(-6) C/kg alors la charge volumique que l'on
obtiendra dans un lit plus grand que l'objet à revêtir sera suffisante. On
peut
toujours essayer des matériaux donnant des valeurs plus faibles tout en
sachant bien que le recouvrement en sera affecté. A titre d'exemples de
matériaux tribochargeurs on peut citer le PVC, le PTFE, le PVDF et l'acier
inoxydable.
La poudre est chargée par triboélectrification, c'est-à-dire par frottement
ou contact avec un bon matériau tribochargeur. Le matériau tribochargeur est
choisi suivant les critères précédemment définis. Si la poudre à charger est
en
polyamide le matériau tribochargeur est avantageusement en PTFE
(polytetrafluorethylène). Ce principe de tribocharge est connu en lui même,
c'est ce qui est utilisé dans les pistolets tribochargeurs de l'art antérieur.
Avantageusement une partie de la poudre et du gaz du lit fluidisé est
prélevée et on la force à passer dans des tubes du matériau tribochargeur et
retourne dans le lit fluidisé ou elle se remélange avec la poudre présente
dans
le lit. II n'est pas nécessaire de faire passer la totalité du gaz et de la
poudre du
lit fluidisé dans les tubes du matériau tribochargeur. Le débit de gaz
contenant
la poudre qu'on force à passer dans les tubes du matériau tribochargeur peut
être de 0,5 â 20% du débit de gaz de fluidisation et avantageusement de 1 à
10%. On peut aussi définir ce débit de gaz contenant la poudre qu'on fait
passer dans les tubes du matériau tribochargeur par son débit horaire qui est
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une fraction du volume du lit fluidisé. Cette fraction peut être quelconque
mais
avantageusement elle est de 0,5 à 30% du volume du lit fluidisé. Afin d'avoir
un
maximum de contacts poudre-matériau tribochargeur, les tubes du matériau
tribochargeur peuvent être disposés en spirale autour d'une pièce cylindrique.
A
5 l'intérieur des tubes vont se créer des charges dues à la
triboélectrifïcation entre
la poudre et le materiau tribochargeur. L'homme de métier peut ajuster le
débit
de gaz chargé de poudre dans le dispositif tribochargeur en observant la
quantité de poudre qui se dépose sur l'objet à revêtir qu'on trempe dans le
lit.
Les tubes constitués du matériau tribochargeur peuvent être par exemple
10 de longueur comprise entre 1 et 6 m et de diamètre compris entre 4 et 15 mm
avantageusement entre 4 et 8 mm. Les tubes ayant un diamètre relativement
petit les contacts poudre-matériau tribochargeur seront nombreux et le
triboélectrification sera d'autant meilleure. De même la triboélectrification
sera
d'autant meilleure que les tubes de matériau tribochargeur seront longs.
II est recommandé d'évacuer les charges générées par la
triboélectrification et qui se trouvent à l'intérieur des tubes de téflon.
Pour celà,
on se base sur le même principe que le tribogun (ou pistolet tribochargeur).
II
existe plusieurs solutions pour évacuer ces charges. Avantageusement
l'extérieur des tubes constitués du matériau tribochargeur est recouvert d'une
peinture conductrice. Après trois ou quatre heures de fonctionnement les
charges s'accumulent. Cette accumulation crée une décharge qui entraîne
l'apparition d'une partie carbonisée conductrice, qui permet l'évacuation des
charges. Des charges se développent à l'intérieur des tubes en matériau
tribochargeur. Au bout de trois à quatre heures de fonctionnement, des
étincelles apparaissent et un « claquage » se produit. Ce claquage montre
qu'une partie conductrice entre l'intérieur (non conducteur) et l'extérieur
(conducteur) des tubes apparaît. Les charges peuvent alors s'écouler à travers
cette partie conductrice.
Avantageusement on crée « artificiellement » les parties conductrices en
percant un trou avec une aiguille dans le tube tribochargeur. On recouvre ce
trou d'une couche de peinture conductrice à base de nickel. Des trous peuvent
être faits tous les 10 ou 30cm. Le tube est ensuite recouvert à l'extérieur
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d'Aquadag~, une peinture conductrice. II est recommandé aussi de relier à la
masse la pièce cylindrique autour de laquelle est enroulé le tube
tribochargeur.
Quant au moyen de provoquer cette circulation forcée c'est par
exemple une pompe ou d'un dispositif équivalent tel qu'un éjecteur à gaz
(fonctionnant de préférence avec le même gaz que le lit fluidisé). A la sortie
du
dispositif tribochargeur le gaz et la poudre chargée sont remélangés avec le
lit
fluidisé. Ce dispositif tribochargeur à circulation forcée peut être disposé à
l'intérieur du lit fluidisë mais il risque de perturber le fonctionnement du
lit. De
plus il faut isoler électriquement les tubes tribochargeurs du lit fluidisé en
les
recouvrant de caoutchouc ou d'un isolant tout en evacuant les charges du tube
tribochargeur vers l'extérieur du lit. II est beaucoup plus simple que ce
dispositif
soit à l'extérieur du lit. La pompe (ou le moyen de circulation forcée) aspire
de
la poudre et du gaz par des tubes qui traversent la paroi du lit fluidisé et
les
envoie dans le (ou les) tubes tribochargeurs puis par un autre orifice percé
dans
la paroi du lit fluidisé renvoie la poudre et le gaz dans le lit. La pompe
peut être
remplacée par un ejecteur à gaz fonctionnant de préférence avec le même gaz
que celui qui est dans le lit fluidisé. Le prélèvement dans le lit fluidisé du
gaz
chargë de poudre et son retour dans le lit après être passé dans les tubes
tribochargeurs doit être fait autant que possible sans perturber la
fluidisation et
donc le dépôt de poudre sur l'objet à recouvrir. On peut par exemple utiliser
de
faibles débits dans le tube tribochargeur, disposer un ou plusieurs
compartiments dans le lit fluidisé ou encore effectuer le retour dans le lit
fluidisé
par un système de cyclones et/ou de compartiments.
La charge électrique de la poudre du lit fluidisé augmente avec le débit
de poudre dans le dispositif tribochargeur. L'épaisseur de la couche de poudre
sur l'objet qu'on trempe dans le lit fluidisé augmente avec la charge
électrique
de la poudre.
Les conditions de fonctionnement du lit fluidisé sont connues en elles
mêmes, ce sont les conditions habituelles, elles sont décrites dans l'art
antérieur.
La fig 1 représente un mode de réalisation de l'invention. Comme on le
voit figure 1, l'air ou le gaz de fluidisation choisi est injecté en 3 dans
une boite
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à vent placée sous le lit. L'air passe ensuite à travers un poreux, ou une
grille
ou une plaque métallique perforée, dont la perte de charge est choisie de
façon
à fluidiser correctement la poudre. En 1 on a représenté la pompe, en 2 le
tube
tribochargeur (on a utilisé du PTFE vendu sous la marque Teflon~ par Dupont)
et en 4 le lit fluidisé.
Selon une autre forme de l'invention un pré traitement de surface est
effectué sur l'objet avant qu'il soit amené dans le lit. II s'agit des pré
traitements
classiques utilisés dans l'industrie du revêtement plastique : phosphatage,
dëgraissage, grenaillage, application de primaire liquide ou poudre, etc...
Cette
liste n'est pas exhaustive. Les objets à recouvrir sont amenés par un
convoyeur
mis à la terre. La poudre est alors chargée dans le lit tribochargé décrit
précédemment. Lors du trempage, l'électrodéposition se fait. Suivant le niveau
de charge du lit, il est important d'agiter plus ou moins la pièce de façon
soutenue. Cette agitation peut être créée par de petits marteaux présents sur
le
convoyeur ou tout autre système. Un système de tacquage permet d'éliminer le
surplus de poudre à la sortie de l'objet du lit fluidisé.
Pour les poudres de recouvrement qui nécessitent un primaire il peut
être appliqué au préalable sur l'objet avant de le tremper dans la cuve de
poudre fluidisée, ce peut être un primaire liquide ou solide.
Dans le cas d'un primaire solide, il peut être appliqué par poudrage
électrostatique, pistolet Corona, tribo ou les deux. On peut aussi appliquer
le
primaire grâce à un lit tribochargé. Les particules de primaire sont de très
petite
taille, le primaire ne peut donc pas être fluidisé seul. Mais si on mélange
dans
un premier lit le primaire avec la poudre dont on veut faire un recouvrement,
on
utilise une teneur en primaire d'au moins 1 % poids (par rapport au poids de
poudre), et de préférence 5 à 10 % en poids, alors la fluidisation des petites
particules de primaires est assurée par les grosses particules de poudre de
fluidisation. Ce premier lit tribochargé est du même type que ceux décrits
précédemment. La charge acquise par une particule est plus ou moins
inversement proportionnelle à son rayon. Les petites particules de primaire
plus
chargées vont assurer l'essentiel de l'électrodéposition. On a ainsi revêtu
l'objet
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d'un primaire solide. On revêt ensuite l'objet d'une seconde couche dans un
lit
tribochargé contenant de la poudre de revêtement seule. Lors des opérations
avec primaire, on peut, si on le désire, effectuer une première cuisson de ce
primaire, on peut aussi éviter cette cuisson intermédiaire et effectuer le
deuxième recouvrement puis réaliser une cuisson globale.
Une fois l'objet recouvert dans le lit, il est amenë dans un four où une
cuisson est assurée. Suivant la géométrie de l'objet, les propriétés de la
poudre
et la cadence de production souhaitée, on peut utiliser un four à convection,
à
infrarouge ou à induction. Cette étape du procédé est connue en elle même et a
déjà été décrite dans l'art antérieur.
Selon une forme avantageuse de l'invention le four comprend des
électrodes portées à un potentiel électrique élevé afin de provoquer un effet
couronne qui compense la relaxation de la charge des particules de poudre
pendant leur chauffage. On maintient ainsi la charge des particules et donc
elles restent sur l'objet et peuvent ainsi former le film par fusion. Ce
procédé est
particulièrement utile quand il n'y a pas de primaire sur l'objet à revêtir.
On place un système de génération de charge d'espace à l'intérieur du
four de cuisson afin d'éviter le décrochement de la poudre des pièces
métalliques. En effet, avec certaines poudres et avec l'augmentation de la
température, le temps de relaxation de la poudre diminue, ainsi la poudre se
décroche de la pièce métallique. On place un système générant une charge de
même signe que celle de la poudre. Pour générer une charge d'espace on
applique un potentiel électrique à une pièce métallique isolée de la masse. Si
cette pièce métallique contient des parties pointues, un effet Corona
apparaît.
Par exemple pour un four de dimensions 0,4x0,3x0,5m il suffit de quatre tubes
de cuivre verticaux de 1,2 cm de diamètre placés sur une plaque métallique à
l'intérieur dans la partie basse du four et dans chaque coin. Chaque tube est
bouché à son extrémité supérieure par un fond bombé convexe afin d'éviter
l'effet corona inutile. L'effet corona doit être concentré aux aiguilles
montes sur
les tubes de cuivre. Ces aiguilles sont la cause de l'effet Corona. Un
potentiel
CA 02468758 2004-05-28
WO 03/045581 PCT/FR02/04109
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electrique est appliqué à la pièce métallique, isolée par des isolants
résistants à
haute tempërature (isolants en céramique par exemple).
La température est un facteur important dans la cuisson d'un revêtement
d'une pièce. Le polyamide 11, par exemple, fond à 186 °C on ajuste la
température du four à 220 °-C. Le temps de cuisson varie selon la
température
du four. En effet, plus la température du four est élevée et plus le temps de
cuisson de la pièce est court. Pour une température du four de 220 °C
et une
poudre de PA 11 le temps de cuisson est en général compris entre .6 et 10
minutes.
En effet plus la tempërature du four est élevée et plus le temps de
relaxation de la charge de la poudre est court, c'est à dire que la poudre se
décharge plus vite quand la température augmente.
La fig 2 représente un mode de réalisation des électrodes dans le four. 1
est l'alimentation électrique, 2 l'isolant en céramique, 3 une aiguille de
cuivre, 4
la connection électrique par un table en cuivre, 5 un tube de cuivre et 6 le
four.
