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Procédé d'application d'une couche isolante sur un support.
L'invention concerne un procédé d'application d'une couche isolante sur un support en une matière qui, à la tempéra- ture ambiante normale, n'est pratiquement pas conductrice d'élec- tricité, par exemple du verre, à l'aide d'un champ électrique engendré entre le support et une contre-électrode ; concerne en outre un appareil approprié à la mise en oeuvre d'un tel pro- cédé, ainsi qu'un produit obtenu à l'aide d'un tel procédé et/ou d'un tel appareil.
En technique, il arrive fréquemment qu'il faille recou- vrir un support d'une couche isolante. Il existe donc déjà de nombreux procédés et appareils qui permettent d'appliquer une telle couche. Lorsque le support est en un matériau bon conduc- teur d'électricité, cette application peut se faire par électro- phorèse ou cataphorèse. A cet effet, la substance à appliquer A est mise en suspension dans un fluide approprié, l'objet à recou-
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vrir est connecté à l'un des pôles d'une source de tension, la suspension est amenée entre l'objet et une contre-électrode et sous l'influence du champ électrique produit, les particules se dirigent vers le support à recouvrir.
Ce procédé convient moins bien pour des objets ou des supports non conducteurs d'électri- cité, car dans ce cas, la surface du support devrait être préala- blement rendue conductrice. Dans ce cas, on se tire d'affaire à l'aide d'un procédé suivant lequel le support est tout simplement plongé dans une suspension. Les deux procédés présentent des in- convénients qui limitent leur domaine d'application. C'est ainsi que le procédé par immersion ne permet pas toujours d'obtenir une couche d'épaisseur uniforme, tandis que l'épaisseur totale de la couche ne s'obtient parfois qu'après plusieurs immersion?.
Le procédé par électrophorèse présente, tout comme le procédé par immersion d'ailleurs, l'inconvénient qu'après l'application de la couche la surface doit être séchée pour éliminer le fluide de suspension.
Pour obvier à ces inconvénients, on a cherché d'autres procédés.
C'est ainsi qu'il est connu de recouvrir la surface in- térieure d'un corps creux, par exemple l'ampoule d'une lampe à incandescence dans laquelle la substance à appliquer, par exemple de l'outre-mer, du kaolin ou de la terre de sienne, est amenée, à l'état finement divisé, dans l'ampoule et on provoque ensuite une décharge électrique dans la substance à appliquer.
Cette décharge électrique est engendrée entre une électrode dis- posée à l'intérieur de l'ampoule et une électrode qui se trouve à l'extérieur de l'ampoule, par exemple qui l'entoure étroitement.
Les deux électrodes sont raccordées aux pôles d'une source de tension qui engendre une tension élevée à haute fréquence. Par suite de l'intense champ à haute fréquence, la matière pulvéru- lente à appliquer est soumise à un tourbillonnement intense et
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est précipitée sur la paroi du corps à recouvrir. Par suite de la tension élevée, les particules sont précipitées violem- ment contre la paroi, de sorte qu'elles y adhèrent sans le moindre liant.
Ce procédé présente aussi un inconvénient : la couche n'est pas uniforme et, dans de nombreux cas, l'adhérence est insuffisante. Ceci est dû tout d'abord à l'emploi d'un champ à haute fréquence et ensuite au fait que la paroi de l'objet à recouvrir a une conductibilité électrique insuffisante.
L'invention permet d'obvier aux inconvénients précités.
Suivant l'invention, une couche isolante est appliquée sur un support en une matière qui, à la température ambiante normale, n'est pratiquement pas conductrice d'électricité, par exemple le verre, à l'aide d'un champ électrique, engendré entre le support et une contre-électrode qui, à cet effet, sont con- nectés aux p8les d'une source de tension entre lesquels est en- tretenue une grande différence de potentiel. La substance appe- lée à constituer la couche de recouvrement est suspendue à l'état finement divisé, dans un gaz amené entre l'électrode et le support. La particularité de l'invention consiste en ce que l'on augmente la conductibilité du support par un chauffage et que la source de tension fournit une tension continue.
L'explication théorique du dépôt de la substance suspen- due dans le gaz en circulation est probablement la suivante: Une particule acquiert une charge par le fait qu'elle vient en contact avec une contre-électrode ou avec le corps à recouvrir et elle est ainsi repoussée vers l'autre électrode. Sur celle-ci, elle se décharge et acquiert la charge opposée. De ce fait sous l'influence du champ, elle se déplace de nouveau vers l'autre électrode. Dès que la particule parvient sur la paroi en étant animée d'une vitesse suffisante, elle reste fixée à l'encontre du champ par les forces de van der Waals.. Ceci est particulière- ment important, car chaque particule qui n'est pas bien fixée.- @
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oscille plusieurs fois et n'adhère que lorsqu'elle est bien fixée.
Tant le support à recouvrir que la contre-électrode sont alors recouverts d'une couche isolante. La contre-électrode que l'on ne désire évidemment pas recouvrir, peut être en une ma- tiére telle qu'il s'y fixe moins de particules que sur le support.
L'invention n'est cependant pas liée à l'explication théorique donnée ci-dessus.
Dans une forme d'exécution du procédé conforme à l'in- vention, le support n'est pas relié directement à la source de tension. Le pale de la source de tension qui n'est pas relié à la contre-électrode est en effet raccordé à la canalisation du gaz qui doit assurer le chauffage du support. Ces canalisations comportent des ouvertures d'où sortent les flammes de gaz. Comme on le sait les molécules de gaz dans ces flammes sont ionisées, de sorte que la flamme peut être considérée comme un conducteur.
On obtient ainsi une liaison conductrice du support, par l'in- termédiaire des flammes de gaz, avec la canalisation de gaz et, partant, avec la source de tension. La canalisation de gaz doit alors évidemment être conductrice d'électricité ; elle peut être, par exemple, en métal.
Le procédé conforme à l'invention convient particulière- ment bien pour appliquer une substance luminescente sur un sup- port ; il permet aussi d'appliquer avantageusement et facilement du verre à l'état finement divisé.
La température à laquelle il faut chauffer le verre et la tension nécessaire pour obtenir une bonne précipitation de la matière en suspension dans le gaz dépendent du verre utilisé.
Cependant, quelques essais très simples permettent de déterminer facilement le verre à choisir. Pour un verre normal, il suffit, en général, d'une température d'environ 300 C.
La tension utilisée sera, en général, supérieure à 5000 V; dans des cas particuliers, elle peut atteindre 20000 à 25000 V.
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Comme fluide gazeux pour la suspension de la matière à appliquer, l'air sera fréquemment utilisé.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Le dessin montre deux formes d'exécution d'un appareil qui permet la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention.
La fig.l montre en perspective un appareil utilisé pour recouvrir un tube de verre.
La fig.2 montre, partiellement en coupe, un détail de l'appareil représenté sur la fig.l, et, en même temps, elle in- dique schématiquement les connexions électriques et les organes de la source de tension.
La fig.3 montre une autre forme d'exécution d'un appareil approprié à la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention.
Sur la fig.l, la pièce tubulaire à recouvrir est indiquée par 2. A la partie supérieure, ce tube est partiellement repré- senté en coupe afin de montrer le recouvrement intérieur 3. Le tube est renforcé par un support 4 qui est fixé à l'aide de barres 5 à des montants verticaux 6, 7 et 8. Le tube 2 est en- touré d'un brûleur annulaire qui constitue en même temps la contre-électrode. Ce brûleur 10 est fixé à un châssis constitué par les barres verticales 11, 12 et 13, qui sont fixées rigide- ment sur la plaque 14. Cette plaque peut ê /tre en une matière isolante appropriée, par exemple en résine synthétique, en ébo- nite ou en micalex. Les extrémités des barres 11, 12 et 13, aboutissent dans des anneaux 15,16 et 17, respectivement 15', 16' et 17', et peuvent glisser le long des montants 6, 7 et 8.
Dans la plaque 14, et relié à celle-ci, se trouve un tube métal- lique 19 dont la partie supérieure pénètre dans le tube 2. A l'extrémité du tube 19, se trouve un raccord 21, par lequel on peut amener du gaz contenant en suspension une substance finement @ , -
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divisée. Le brûleur 10 est raccordé à une canalisation de gaz 10'.
Sur la fig.2, on voit l'extrémité ouverte du tube 19, pénétrant dans le tube 2. En regard de cette ouverture se trouve une plaque 20 qui comporte une arête aiguë; cette plaque est pra- tiquement perpendiculaire à la direction longitudinale du tube
19 et est reliée tant mécaniquement qu'électriquement à ce tube.
Le gaz qui est amené dans le tube 19 en 21, quitte ce tube à l'autre extrémité, et sous l'effet du champ engendré entre le tube 19 et la plaque 20 y reliée et la paroi de verre qui est chauffée par le brûleur annulaire 10, la substance en suspension dans le gaz est précipitée sur la paroi du tube 2. Il suffit de déplacer la plaque 14 et le tube y relié 19 ainsi que le brûleur annulaire 10 le long des montants 6, 7 et 8, pour dé- placer la zone de dépôt sur la paroi intérieure du tube sur toute la longueur du tube.
Le brûleur annulaire 10 porte le verre du tube 2 à une température telle que ce verre devient suffisamment conducteur pour transporter électriquement une très faible quantité d'éner- gie. Entre le tube 19 et la plaque y reliée 20 d'une part, et la paroi en verre d'autre part, se produit une décharge Corona.
La source de courant et les organes correspondants sont représentés schématiquement sur la fig.2. La source est consti- tuée par un transformateur 27, dont l'enroulement primaire est branché, par l'intermédiaire des conducteurs 29 et 30 et de l'interrupteur 32, sur le réseau 31. L'une des bornes de l'enroulement secondaire du transformateur dans lequel est induite une tension élevée, est reliée par l'intermédiaire du conducteur 28, au tube 19. L'autre borne de cet enroulement est reliée à la cathode 25 du tube redresseur 24. L'anode du tube redresseur 23 est reliée, par l'intermédiaire du conducteur
22, au brûleur annulaire.
Dans la forme d'exécution montrée sur la fig.3, l'élec- - trode 43 et le brûleur au gaz 44 qui sont reliés à une source de @
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tension,s'étendent sur toute la longueur du tube 45 qui peut tourner dans les paliers 46 et 47. Pendant que le tube tourne lentement autour de son axe longitudinal, la substance à déposer qui est amené dans le tube 48 et qui en sort par les ouvertures, est précipitée sur la paroi du tube. L'électrode 43 est consti- tuée ici par un fil qui est relié au tube 48. Entre ce fil 43 et la paroi de verre, rendue légèrement conductrice à l'aide des flammes de gaz, se produit une sorte de décharge Corona, qui provoque la précipitation de la substance en suspension dans le gaz.
La rotation du tube 45 est provoquée par une poulie 50 sur laquelle s'enroule un cordon 49.
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Method of applying an insulating layer to a support.
The invention relates to a method of applying an insulating layer to a support made of a material which at normal room temperature is substantially non-conductive of electricity, for example glass, to the surface. using an electric field generated between the support and a counter electrode; furthermore relates to an apparatus suitable for carrying out such a process, as well as a product obtained by means of such a process and / or such an apparatus.
In technology, it frequently happens that a support must be covered with an insulating layer. There are therefore already many methods and apparatus which make it possible to apply such a layer. When the support is made of a material which is a good conductor of electricity, this application can be carried out by electrophoresis or cataphoresis. For this purpose, the substance to be applied A is suspended in a suitable fluid, the object to be covered
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vrir is connected to one of the poles of a voltage source, the suspension is brought between the object and a counter-electrode and under the influence of the electric field produced, the particles move towards the support to be covered.
This method is less suitable for objects or supports which are not electrically conductive, since in this case the surface of the support would have to be made conductive beforehand. In this case, we get out of the woods with a process whereby the support is simply immersed in a suspension. Both methods have drawbacks which limit their field of application. Thus, the immersion process does not always make it possible to obtain a layer of uniform thickness, while the total thickness of the layer is sometimes only obtained after several immersion ?.
The electrophoresis process has, like the immersion process moreover, the disadvantage that after the application of the layer the surface must be dried to remove the suspension fluid.
To overcome these drawbacks, other methods have been sought.
Thus it is known to cover the internal surface of a hollow body, for example the bulb of an incandescent lamp in which the substance to be applied, for example from overseas, from kaolin or sienna is fed, in a finely divided state, into the bulb and then an electric discharge is caused in the substance to be applied.
This electric discharge is generated between an electrode placed inside the bulb and an electrode which is outside the bulb, for example which surrounds it closely.
The two electrodes are connected to the poles of a voltage source which generates a high voltage at high frequency. As a result of the intense high-frequency field, the powder material to be applied is subjected to intense swirling and
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is precipitated on the wall of the body to be covered. As a result of the high tension, the particles are precipitated violently against the wall, so that they adhere to it without any binder.
This process also has a drawback: the layer is not uniform and, in many cases, the adhesion is insufficient. This is due first of all to the use of a high frequency field and then to the fact that the wall of the object to be covered has insufficient electrical conductivity.
The invention obviates the aforementioned drawbacks.
According to the invention, an insulating layer is applied to a support made of a material which, at normal room temperature, is practically not electrically conductive, for example glass, with the aid of an electric field, generated between the support and a counter-electrode which, for this purpose, are connected to the poles of a voltage source between which a large potential difference is maintained. The substance intended to constitute the covering layer is suspended in a finely divided state in a gas supplied between the electrode and the support. The particularity of the invention consists in that the conductivity of the support is increased by heating and that the voltage source provides a direct voltage.
The theoretical explanation for the deposition of the suspended substance in the circulating gas is probably as follows: A particle acquires a charge by the fact that it comes into contact with a counter-electrode or with the body to be covered and it is thus pushed back towards the other electrode. On it, it discharges and acquires the opposite charge. As a result, under the influence of the field, it moves back to the other electrode. As soon as the particle arrives on the wall with sufficient speed, it remains fixed against the field by the van der Waals forces. This is particularly important, because each particle that is not well fixed.- @
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oscillates several times and only adheres when properly secured.
Both the support to be covered and the counter-electrode are then covered with an insulating layer. The counter-electrode, which is obviously not desired to cover, can be made of a material such that fewer particles are attached to it than to the support.
The invention is not, however, linked to the theoretical explanation given above.
In one embodiment of the method according to the invention, the support is not directly connected to the voltage source. The blade of the voltage source which is not connected to the counter-electrode is in fact connected to the gas pipe which must ensure the heating of the support. These pipes have openings from which the gas flames exit. As is known the gas molecules in these flames are ionized, so the flame can be seen as a conductor.
This results in a conductive connection of the support, via the gas flames, with the gas line and hence with the voltage source. The gas pipeline must then obviously be electrically conductive; it can be, for example, made of metal.
The process according to the invention is particularly suitable for applying a luminescent substance to a support; it also makes it possible to advantageously and easily apply glass in the finely divided state.
The temperature to which the glass must be heated and the voltage required to obtain good precipitation of the suspended matter in the gas depend on the glass used.
However, a few very simple tests make it easy to determine which lens to choose. For a normal glass, a temperature of about 300 C.
The voltage used will generally be greater than 5000 V; in special cases, it can reach 20,000 to 25,000 V.
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As a gaseous fluid for the suspension of the material to be applied, air will frequently be used.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
The drawing shows two embodiments of an apparatus which allows the implementation of a method according to the invention.
Fig.l shows in perspective an apparatus used to cover a glass tube.
Fig. 2 shows, partially in section, a detail of the apparatus shown in fig.l, and, at the same time, it shows schematically the electrical connections and the members of the voltage source.
FIG. 3 shows another embodiment of an apparatus suitable for the implementation of a method according to the invention.
In fig.l, the tubular part to be covered is indicated by 2. At the top, this tube is partially shown in section in order to show the internal covering 3. The tube is reinforced by a support 4 which is fixed to with the aid of bars 5 on vertical uprights 6, 7 and 8. The tube 2 is surrounded by an annular burner which at the same time constitutes the counter-electrode. This burner 10 is fixed to a frame formed by the vertical bars 11, 12 and 13, which are rigidly fixed to the plate 14. This plate can be made of a suitable insulating material, for example synthetic resin, carbon fiber. - nite or micalex. The ends of the bars 11, 12 and 13 end in rings 15, 16 and 17, respectively 15 ', 16' and 17 ', and can slide along the uprights 6, 7 and 8.
In the plate 14, and connected to it, there is a metal tube 19, the upper part of which penetrates into the tube 2. At the end of the tube 19, there is a connector 21, through which it is possible to supply gas. gas containing in suspension a finely @ substance, -
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divided. The burner 10 is connected to a gas line 10 '.
In fig.2, the open end of the tube 19 can be seen, entering the tube 2. Opposite this opening is a plate 20 which has a sharp edge; this plate is practically perpendicular to the longitudinal direction of the tube
19 and is connected both mechanically and electrically to this tube.
The gas which is brought into the tube 19 at 21 leaves this tube at the other end, and under the effect of the field generated between the tube 19 and the plate 20 connected to it and the glass wall which is heated by the burner annular 10, the substance in suspension in the gas is precipitated on the wall of the tube 2. It suffices to move the plate 14 and the tube connected to it 19 as well as the annular burner 10 along the uprights 6, 7 and 8, to de - place the deposit zone on the inside wall of the tube over the entire length of the tube.
The annular burner 10 brings the glass of the tube 2 to a temperature such that this glass becomes sufficiently conductive to electrically carry a very small amount of energy. Between the tube 19 and the plate 20 connected to it on the one hand, and the glass wall on the other hand, a Corona discharge occurs.
The current source and the corresponding components are shown schematically in Fig. 2. The source is constituted by a transformer 27, the primary winding of which is connected, via the conductors 29 and 30 and the switch 32, to the network 31. One of the terminals of the secondary winding of the transformer in which a high voltage is induced, is connected via the conductor 28, to the tube 19. The other terminal of this winding is connected to the cathode 25 of the rectifier tube 24. The anode of the rectifier tube 23 is connected, via the conductor
22, with the annular burner.
In the embodiment shown in fig. 3, the electrode 43 and the gas burner 44 which are connected to a source of @
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tension, extend over the entire length of the tube 45 which can rotate in the bearings 46 and 47. As the tube rotates slowly around its longitudinal axis, the substance to be deposited which is brought into the tube 48 and which leaves it by the openings, is precipitated on the tube wall. The electrode 43 is constituted here by a wire which is connected to the tube 48. Between this wire 43 and the glass wall, made slightly conductive by means of the gas flames, a kind of Corona discharge occurs, which causes precipitation of the suspended substance in the gas.
The rotation of the tube 45 is caused by a pulley 50 on which a cord 49 is wound.