Procédé d'application de matière de revêtement par voie électrostatique et dispositif pour sa mise en aeuvre La présente invention concerne un procédé d'ap plication de matière de revêtement, par exemple de peinture, par voie électrostatique dans lequel la ma tière de revêtement est pulvérisée par son interaction avec de l'air et déposée sur un objet à revêtir, un champ électrostatique à haute tension étant maintenu entre une électrode de chargement et ledit objet.
L'application de peinture à des objets au moyen d'un jet de particules de peinture finement pulvérisée par son interaction avec de l'air est pratiquée depuis longtemps, la peinture étant pulvérisée au moyen d'un pistolet alimenté en air comprimé. On obtient de bons résultats, et ce procédé peut être mis en oeuvre dans des conditions très variées, mais son ren dement est faible quant à l'utilisation de la peinture pulvérisée, car une partie de celle-ci n'est pas dé posée sur l'objet à revêtir.
Même dans les systèmes électrostatiques anté rieurs de revêtement les plus efficaces, utilisant des pistolets à air, la quantité de peinture perdue en de hors de la zone de pulvérisation est suffisamment grande pour poser de véritables problèmes en ce qui concerne la protection de la santé des opérateurs, la suppression des dommages aux propriétés dus à l'im- mission d'excédents de peinture évacués, et la réduc tion des risques d'incendie. Dans la production in dustrielle, l'opération a dû être exécutée dans des cabines de pulvérisation équipées de systèmes de ventilation capables de fournir des vitesses d'air d'au moins 30 mètres à la minute, et ces vitesses de l'air augmentent elles-mêmes les pertes dues à ce que la peinture est emmenée trop loin.
Un équipement pour recueillir cette peinture, tel que des écrans pouvant être nettoyés, et, dans beaucoup de cas, même des rideaux d'eau, est nécessaire. Aucun des systèmes électrostatiques antérieures, dont les demandeurs ont eu connaissance, ne permet d'utiliser un pistolet à air tenu à la main pour la peinture de bâtiments, d'équi pements installés, de canalisations, et d'installations analogues, sans dilapider un excès appréciable de peinture créant à la fois un danger pour la santé de l'opérateur, et la possibilité d'endommager des sur faces non destinées à être peintes.
Le procédé selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Il est caractérisé en ce qu'on emploie une électrode dont la partie la plus rapprochée du- dit objet a la forme d'une pointe afin qu'une zone clé forte ionisation soit produite au voisinage immédiat de cette électrode, en ce qu'on dirige dans cette zone la matière de revêtement délivrée par un dispositif de pulvérisation présentant un orifice de sortie ad jacent de cette zone, afin que des particules de ma tière de revêtement finement pulvérisée .produites ou amenées dans cette zone soient chargées électrosta- tiquement et par conséquent se déplacent sous l'ef fet du champ entre l'électrode et l'objet,
en ce qu'on fait en sorte que pratiquement toute la matière de revêtement délivrée par ledit orifice soit amenée à passer par cette zone, et en ce qu'on dispose la par tie en forme de pointe de ladite électrode et ledit ob jet de manière que l'espace qui les sépare soit exempt de tout élément présentant un potentiel susceptible d'attirer lesdites particules et de modifier la réparti tion du champ.
Les demandeurs ont découvert qu'il est possible ainsi d'obtenir des rendements de dépôt très élevés, tout en conservant les avantages du pistolet à air comprimé, en ce qui concerne le volume de matière de revêtement pulvérisée, la forme du jet de parti cules, le début et la cessation instantanés de la pul- vérisation, et la pulvérisation commercialement satis faisante de matières difficilement pulvérisables. Les demandeurs ont- en outre constaté qu'il est possible d'obtenir ces avantages avec un pistolet à air com primé qui peut être manipulé à la main, en toute sécurité, malgré l'utilisation d'une tension électrique élevée.
Avec les rendements de dépôt facilement at teints les problèmes de ventilation et de récupération de l'excédent de matière de revêtement pulvérisée sont grandement simplifiés, des vitesses réduites de l'air de ventilation ainsi que des réductions corres pondantes dans la consommation de puissance, et des pertes de chaleur moindres sont rendues possi bles, de simples filtres peuvent remplacer des rideaux d'eau, et le champ d'utilisation pratique d'un pistolet tenu à la main, sans le secours d'une cabine, est grandement étendu.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des modes de mise en oeuvre du procédé selon l'inven tion. Dans ce dessin, la fig. 1 représente, en coupe axiale, un pistolet à air comprimé; la fig. 2 est une vue en bout, par l'avant, du pis tolet représenté à la fig. 1 ; la fig. 3 est vue de détail, en coupe transversale, du pistolet représenté aux fig. 1 et 2 ; la fig. 4 représente une autre forme d'exécution du pistolet à air comprimé, agencé pour fonctionner tenu à la main ;
la fig. 5 représente le pistolet de la fig. 4, utilisé pour peindre des cadres de bicyclettes ; la fig. 6 représente, en coupe axiale, une autre forme d'exécution d'un pistolet à main ; la fig. 7 est une coupe par la ligne 7-7 de la fig. 6 ;.
la fig. 8 est une coupe par la ligne 8-8 de la fig. 6, et montre des détails du mécanisme de distribu tion ; et la fig. 9 est une coupe partielle par la ligne 9--9 de la fig. 6.
A la fig. 1, le pistolet, désigné dans son ensemble par 10, est monté sur un support 11 à l'extrémité d'une tige 12 en une matière très isolante. Le pisto let 10 comprend essentiellement un corps principal 14, un gicleur à liquide 15, et un capot 16 à air, toutes ces pièces étant en métal, avec une tige mé- tallique 17 s'étendant axialement dans le corps et à travers le gicleur 15 et le capot 16.
Un canal 20 est agencé pour être raccordé à un tuyau flexible d'ali mentation en matière de revêtement liquide, par exemple de peinture ; une canalisation 21 est raccor dée à un tuyau flexible d'amenée d'air de pulvérisa tion ; une canalisation 22 est raccordée à une source d'air comprimé pour commander le fonctionnement du pistolet, et une borne 23 est connectée à une source de haute tension.
Le gicleur de liquide 15 est vissé dans le corps 14 du pistolet et présente un conduit axial 15a. Le capot de l'air 16 est monté concentriquement autour du gicleur de liquide 15 au moyen d'une bague ta- raudée 25. Le capot 16 peut présenter un ou plu sieurs trous pour l'air de pulvérisation, le plus impor tant étant un trou circulaire disposé axialement, dis posé pour entrourer la partie antérieure du gicleur de liquide 15 de manière à ménager un trou annulaire d'air 16a autour du conduit de liquide 15a. Des trous d'air supplémentaires peuvent être prévus, tels que ceux clairement visibles aux fig. 2 et 3.
En se reportant maintenant aux fig. 2 et 3, on voit que le capot 16, en plus du trou 16a, est muni de quatre paires de trous d'air supplémentaires de pulvérisation. Quatre trous d'air identiques 16b sont alignés verticalement et les axes de ces trous d'air 16b sont parallèles à ceux du conduit de liquide 15a et du trou d'air annulaire 16a. Les quatre trous d'air 16c sont placés horizontalement dans le plan de l'axe du pistolet, et les axes de chacun de ces trous sont disposés pour projeter un courant d'air trans versalement par rapport à l'axe principal du pistolet, comme on l'observe le mieux à la fig. 3.
Le capot d'air 16 comprend également deux buses à air 27 et 28 de conformation du dessin, fai sant saillie vers l'avant, au-delà du capot 16. Ces buses à air 27 et 28 sont réalisées en une matière très isolante, telle que le nylon , et présentant un ou plusieurs trous qui dirigent des courants d'air transversalement par rapport au prolongement anté rieur de l'axe du pistolet 10.
La tige 17 remplit trois fonctions, à savoir la commande de l'alimentation à la fois en matière li quide de revêtement et en air, à l'extrémité anté rieure du pistolet 10, et également la création d'une zone fortement ionisée, en avant de l'extrémité du pistolet, comme on le décrira plus complètement ci- après. La tige 17 est agencée pour pouvoir se dé placer dans l'axe du pistolet 10, vers l'avant et vers l'arrière, et elle porte un tiroir cylindrique 17a dis posé pour bloquer la canalisation d'air comprimé 21, et une soupape conique ou pointeau 17b, disposé pour s'appuyer sur un siège correspondant pratiqué dans le gicleur de liquide 15, pour commander la circulation du liquide dans le conduit 15a.
Le dia mètre de l'extrémité antérieure de la tige 17 est ex trêmement faible, et cette extrémité peut être un fil métallique 17c d'environ 0,5 mm de diamètre ou, de préférence, même plus faible, qui, lorsque la tige est dans sa position arrière, et le pistolet en fonctionne ment, s'étend approximativement sur 13 mm au-delà de la face antérieure du capot de l'air 16.
La tige 17 peut se déplacer de sa position ar rière (de non-fonctionnement) vers sa position avant (de fonctionnement), sous l'action d'un mécanisme classique à air comprimé. Un ressort en hélice 30, s'appuyant contre un piston 31 monté sur l'extrémité arrière de la tige 17, pousse cette dernière vers l'avant de manière à appliquer le pointeau 17b sur son siège dans le gicleur de liquide 15 et que le ti roir 17a bloque la tuyauterie d'air 21. Lorsque de l'air sous pression est admis par le canal 22 dans la chambre d'air 32, le piston 31 se déplace vers Par- rière en opposition à la réaction du ressort 30 et il entraîne la tige 17 vers l'arrière pour ouvrir le con duit de liquide 15a et le canal d'air 21.
De la matière de revêtement liquide est normale ment admise dans le canal 20, sous une faible pres sion, normalement égale à 0,14 à 0,21 kg/cm', et de l'air comprimé est admis dans le canal 21 sous des pressions de 0,84 à 1,05 kg/em= et, de préférence, ne dépassant pas 1,4.0 kg/cm2. Lorsque la tige 17 est déplacée vers l'arrière, la matière de revêtement liquide s'écoule par le conduit<I>15a</I> autour du fil 17c.
En même temps, de l'air sous pression s'écoule par le trou annulaire d'air<I>16a,</I> et à travers les trous à air 16b et 16c, pour pulvériser le courant de liquide jaillissant à l'air libre de l'extrémité du conduit<I>15a,</I> en un jet de particules finement divisées de matière de revêtement liquide. Ce jet, s'il n'est pas modifié ultérieurement, se dépose sur l'article à enduire dans une aire de forme générale circulaire qui, pour la plupart des opérations de peinture industrielle, n'est pas acceptable.
En conséquence. des courants d'air sont projetés transversalement à travers le jet pulvé risé, par les buses à air 27 et 28, comme indiqué clairement à la fia. 1, de manière à étaler en éven tail le jet vers l'extérieur pour lui donner une sec tion elliptique oblongue et étroite, avantageuse pour pour la plupart des opérations industrielles de revête ment par pulvérisation.
L'ensemble du pistolet 10 est maintenu à un po tentiel négatif élevé, de l'ordre de 100 kilovolts, en connectant la borne 23 à une source de haute ten sion 34. Le pistolet 10 est disposé en face de l'ar ticle à revêtir, et à environ 30 cm de cet article qui peut se déplacer en face du pistolet sur un transpor teur. Le pistolet est de préférence disposé de ma nière à projeter le jet de matière de revêtement li quide directement sur l'article à enduire ; il peut toutefois être avantageux, dans certains cas, de dis poser le pistolet obliquement par rapport à l'article ou à la ligne d'une série d'articles déplacés devant le pistolet, sur un transporteur.
Les articles à revêtir sont habituellement mis à la masse par l'intermédiaire de leur transporteur et, lorsque l'extrémité du fil d'électrode 17c est à envi ron 100 kilovolts, une zone fortement ionisée est créée au centre du jet, ce qui constitue un dispositif de chargement électrostatique extrêmement efficace pour les particules du jet qui ont été pulvérisées dans une zone en arrière de l'extrémité du fil 17c. Les par ticules sont projetées par les courants d'air issus des orifices d'air (trous d'air 16a, 16b et 16c) générale ment le long des lignes de force partant de l'extré mité du fil<B>17e</B> et aboutissant sur l'article à revêtir.
Etant donné que les buses d'air 27 et 28 sont en matière isolante et que la masse du pistolet<B>10,</B> bien qu'en métal, est située considérablement en arrière de l'extrémité du fil 17c et ne présente pas de bords aigus ni de parties saillantes, les lignes de force issues de l'article se concentrent sur le fil 17c, au voisinage de son extrémité. Si les buses d'air 27 et 28 sont suf- fisamment arrondies et placées quelque peu en ar rière de l'extrémité du fil, par exemple à 13 mm, elles peuvent être en métal sans diminuer sérieuse ment le rendement.
Pour obtenir l'effet maximum, l'extrémité du fil 17c doit être placée en avant de la zone de pulvéri sation du liquide, de manière que les particules du jet soient projetées à travers la zone hautement ioni sée créée autour de l'extrémité de l'électrode. En tout cas, l'extrémité du fil 17c doit dépasser d'au moins 3 mm la face avant du capot de l'air, dans la pulvérisation telle qu'elle est présentement décrite. Le fil 17c peut être prolongé de 25 mm, ou même de plusieurs fois 25 mm, axialement en avant du pistolet 10, au-delà de la face antérieure du capot 16, et assurer encore le chargement, et le dépôt sur l'ob jet à revêtir, d'une proportion remarquablement élevée de la matière pulvérisée.
Toutefois, un dé placement radial de l'extrémité de l'électrode en de hors de l'axe a pour résultat une diminution rapide de cette proportion et donc du rendement du dépôt, et l'extrémité de l'électrode doit être plus près de l'axe du jet que l'extrémité de l'orifice de sortie du liquide ou que de la face antérieure du capot de l'air.
A titre d'exemple d'un montage donnant un ren dement de dépôt très élevé, le pistolet réalisé comme le montrent les fig. 1 à 3 est installé à 30 cm d'un article et 100 kilovolts (de polarité négative) sont appliqués sur l'extrémité du fil 17c à partir d'un bloc à haute tension présentant une ondulation al ternative de 5'%, 100 cm- à la minute d'un émail au four couramment utilisé dans l'industrie, sont en voyés dans le canal 20 et de l'air de pulvérisation sous une pression de 0,84 kg/cm est envoyé dans le canal 21. Le fil 17c se prolonge sur 13 mm au-delà de la face antérieure du capot d'air 16 et son dia mètre est de 0,25 mm.
Dans ces conditions, la zone d'atomisation du liquide est d'environ 3,2 mm, ou légèrement moins, en avant de la face antérieure du capot d'air 16. L'extrémité avant du gicleur 15 du liquide entourant le fil 17c est un tube cylindrique à paroi mince dont le diamètre intérieur est de 1 mm et le diamètre extérieur de 2,5 mm, son extrémité an térieure affleurant dans la face antérieure du capot de l'air 16.
Dans ces conditions, la vitesse de l'air au voisi nage de la surface de l'article, lui-même à 30 cm de l'extrémité avant du pistolet, est approximativement de 360 m/min. On a constaté qu'avec l'agencement de charge et de dépôt décrits, il est avantageux que la vitesse de l'air à la surface de l'article ne dépasse pas 10 m/sec environ, et que les vitesses de l'air à la surface de l'objet à revêtir beaucoup plus élevées provoquent une diminution marquée du rendement du dépôt.
Des tensions voisines de/ou supérieures à 100 kilovolts sont avantageuses pour l'utilisation du pis tolet des fi g. 1 à 3, mais présentent un danger d'étin celles ou de jaillissement d'arc dans le cas où l'un des objets à revêtir (ou quelque autre objet à la masse) est approché trop près du pistolet en charge. Pour diminuer cette possibilité et pour que le pisto let fortement chargé puisse être placé au voisinage de l'article, une forte résistance 36, de l'ordre de 100 mégohms, peut être insérée dans la ligne qui conduit de la source de tension 34 à la borne 23, et, de pré férence, au voisinage immédiat de la borne.
Alors que la valeur de cette résistance peut varier en fonc tion de la tension du pistolet 10, une résistance d'en viron 1 mégohm pour chaque kilovolt appliqué au pistolet, donne une réduction sensible du danger de jaillissement d'arc ou d'étincelles.
Les fig. 4 et 5 représentent un pistolet 40 agencé pour être utilisé en le tenant à la main. Ce pistolet est raccordé, par des canalisations d'alimentation disposées dans une conduite 41,à une source 42 de matière de revêtement liquide, une source 43 d'air de pulvérisation, et il est connecté à une source 44 à haute tension par un conducteur contenu dans la conduite 41. Pour que le pistolet puisse fonctionner sans danger d'étincelles ou de jaillissement d'arc pou vant provoquer un incendie ou une gêne pour l'utili sateur, on lui applique certains principes énoncés dans le brevet suisse No 361744. Le pistolet 40 com prend un corps principal tubulaire 45 en une ma tière appropriée, fortement isolante, telle que le nylon<B> ,</B> dont la longueur est approximativement de 30 cm.
Le corps 45 est perforé axialement pour pré senter un canal 45a, pour la matière de revêtement liquide, un canal<I>45b</I> pour l'air de pulvérisation, et un canal central qui reçoit un tube isolant 46 qui contient des moyens pour transmettre la tension éle vée à l'extrémité du pistolet.
L'extrémité arrière du tube 46 contient un fil métallique 48 recouvert de polyéthylène et provenant de la source 44 à tension élevée. L'extrémité avant du fil 48 est connectée à une résistance 49 de va leur élevée, par exemple de l'ordre de 450 mégohms, lorsque la tension de sortie du bloc à haute tension 44 est de 150 kilovolts.
Du liquide est admis à l'extrémité avant du pis tolet 40,à partir de la source d'alimentation 42, par une canalisation 50 de liquide, sous la commande d'une soupape à pointeau 52, manceuvrée à la main, et, finalement, par le canal 45a. De l'air de pulvéri sation est amené à l'extrémité avant du pistolet en provenance de la source 43 d'air comprimé, par la canalisation d'alimentation en air comprimé 54 sous la commande d'un tiroir 56 et, finalement, par le ca nal 45b. Le pointeau 52 et le tiroir 56 sont com mandés par la même détente 58 pivotée au voisinage d'une poignée métallique 60.
Le pistolet 40 est agencé pour être tenu dans la main de l'opérateur par cette poignée 60, qui est mise à la masse comme l'indique la fig. 5, et l'utilisateur peut commander le débit du liquide et de l'air comprimé à l'extrémité antérieure du pistolet en actionnant la détente 58.
L'extrémité avant du pistolet 40 présente un gicleur de liquide 61 muni d'un canal axial de li- quide 61a, et un capot d'air 62 muni d'un ou plu sieurs trous 62a d'air de pulvérisation situés au voi sinage immédiat du canal de liquide 61a. Le gicleur 61 et le capot 62 sont en une matière très isolante telle que le nylon , bien que, si des matières très abrasives doivent être pulvérisées, une chemise cy lindrique en métal, en quartz ou élément analogue puisse être insérée dans le gicleur 61, autour du ca nal 61a. Les trous d'air d'atomisation dans le capot d'air 62 peuvent être disposés en principe comme montré aux fig. 2 et 3 décrites précédemment.
Le ca pot d'air 62 comprend aussi deux buses d'air 62b de conformation du dessin de pulvérisation qui pré sentent des trous disposés pour projeter des courants d'air transversalement à l'axe du jet pulvérisé, de manière à conformer le jet suivant le dessin en éventail avantageux industriellement.
Une électrode 64 constituée par une fine aiguille métallique s'étend axialement dans le canal de li quide 61a jusqu'en un point un peu en avant de la projection extrême des buses d'air 62b. L'électrode 64 est montée dans l'extrémité antérieure du corps 45 du pistolet, et l'extrémité postérieure de l'élec trode est reliée électriquement par un ressort 65 avec l'extrémité avant de la résistance élevée 49 pour créer une zone fortement ionisée au voisinage de l'extrémité de l'électrode 64.
En raison de la très faible capacité électrique de l'électrode 64 et du res sort 65, ainsi que de la limitation du courant due à la résistance élevée 49, la présence d'un objet mis à la masse (ou d'une personne) au voisinage immédiat, de l'électrode à aiguille 64 à charge élevée, ou même en contact avec cette aiguille, n'a pas pour résultat un arc ou une décharge électrique qui puisse pro voquer un incendie ou gêner l'opérateur.
La capacité électrique effective des éléments conducteurs tels que l'électrode 64 et le ressort 63, qui se trouvant au- delà de la résistance 49, cette capacité étant mesurée par leurs caractéristiques de décharge, est avantageu sement maintenue aussi basse que possible et, dans le cas d'un pistolet tenu à la main, et de préférence même dans le cas d'un pistolet automatique, cette capacité ne doit pas dépasser celle d'une sphère mé tallique d'environ 3 cm de rayon, et elle est de pré férence inférieure à celle d'une sphère métallique de 1 cm de rayon.
La fig. 5 montre le pistolet 40 utilisé pour pein dre une série de cadres métalliques de bicyclettes 66, qui se déplacent devant l'opérateur soutenus par des crochets 67 suspendus à un transporteur 68, mis à la masse. Avec 150 kilovolts appliqués à une résis tance 49 de 450 mégohms, et le pistolet étant placé aux distances habituelles de pulvérisation (15 à 30 cm) des cadres à peindre, mis à la masse, la chute de tension à travers la résistance 49 est appro ximativement de 50 kilovolts, ramenant ainsi le po tentiel de l'électrode 64 à environ 100 kilovolts.
Aux courtes distances de pulvérisation qui se présentent occasionnellement dans l'utilisation d'un pistolet tenu à la main, c'est-à-dire aux distances in- férieures à 15 cm, la poignée, à la masse, du pistolet 40, n'a pratiquement pas d'effet ; avec un corps de pistolet d'une longueur de 30 cm, la poignée est con sidérablement plus éloignée de l'électrode de charge que l'objet à revêtir, et le gradient moyen de poten tiel du champ entre l'électrode de charge et l'objet sera d'autant plus grand que celui du champ entre l'électrode de charge et la poignée, de sorte que ce dernier champ détermine effectivement les condi tions d'ionisation de l'atmosphère au voisinage de l'électrode de charge.
Cependant, lorsque la distance de pulvérisation augmente au-delà d'environ 15 cm, la poignée 60 commence à exercer sur le rendement de dépôt une action mesurable qui augmente d'une manière appréciable à mesure que la distance de pul vérisation augmente. Lorsque la distance de pulvé risation égale ou dépasse la distance entre l'électrode 64 et la poignée à la masse, l'augmentation du ren dement de dépôt attribuable à la présence de la poignée est très marquée.
L'utilisation d'une poignée ou de quelque autre élément monté à une distance déterminée de l'élec trode de charge, à titre de contre-électrode, offre la possibilité d'utiliser une source de potentiel d'une tension de sortie inférieure à celle mentionnée ci- dessus, car, en réduisant la distance séparant ces deux électrodes, le même gradient moyen de poten tiel peut être obtenu avec une réduction correspon dante de la différence de tension maintenue. En outre, la réduction de la différence de tension facilite l'in troduction de caractéristiques de sécurité avanta geuses. Le pistolet représenté aux fig. 6 à 9 est un de ceux qui présentent ces possibilités.
Le pistolet 70 représenté aux fig. 6 à 9 com prend un corps tubulaire 71 en matière isolante, re cevant à ses extrémités des embouts 72 et 73, égale ment en matière isolante, et mis en place par un col lage approprié. L'embout avant 72 porte un gicleur de liquide 74 et un capot d'air 75 pourvu des buses d'air 76. Au point de vue du fonctionnement, le gi cleur de liquide 74 et le capot d'air 75 sont sembla bles aux éléments correspondants des pistolets déjà décrits, le liquide débité par l'extrémité du gicleur de liquide étant pulvérisé par l'air débité par un orifice annulaire entourant cette extrémité et, si on le dé sire, par des trous adjacents sur la face avant du ca pot d'air.
Les buses d'air 76, sur leurs faces tournées vers l'axe du corps, présentent des trous 77 inclinés vers l'avant et vers l'intérieur, pour fournir des jets de conformation du jet de pulvérisation. Dans le canal central du gicleur de liquide 74, en arrière de l'extré mité du gicleur, est disposé un support 78, en ma tière isolante, et présentant une section transversale cruciforme, pour une électrode de charge 79 qui s'étend dans ce support et se prolonge à l'avant au- delà de l'orifice de jaillissement du liquide.
L'embout antérieur 72 présente plusieurs ca naux parallèles à l'axe, et une cavité centrale 80, ou verte à l'avant, qui communique avec l'intérieur du gicleur de liquide 74. Les canaux dans l'embout 72 comprennent un canal 81 à travers lequel l'air pour conformer le jet de pulvérisation est envoyé aux buses 76, un canal 82 (fig. 7) pour l'air de pulvéri sation et un canal 83 à travers lequel le liquide est amené dans la cavité centrale 80. L'air de pulvéri sation débité par le canal 82 arrive dans une gorge annulaire, à l'extérieur du liquide 74, et s'écoule à travers les canaux excentrés 84 dans un espace an nulaire qui entoure l'extrémité du gicleur de liquide et qui communique avec les orifices d'air de pulvéri sation, sur la face antérieure du capot d'air 75.
L'embout postérieur 73, creux, s'étend à l'arrière au-delà du corps 71 pour la fixation d'une poignée comprenant avantageusement deux pièces complé mentaires et analogues 85, présentant des parties 86 qui entourent l'extrémité arrière en saillie de l'em.- bout 73 et sont fixées à cet embout. Fixé dans la poignée, à son extrémité inférieure, est disposé un bloc 87 à travers lequel s'étendent un premier pas sage pour un conducteur à haute tension 88, et deux canaux conduits agencés pour être raccordés respec tivement aux conduites 89 et 90 d'amenée d'air et de liquide (fig. 9).
Un corps de boite à soupape 92 est également fixé dans la poignée 73, à l'arrière de celle-ci. Les éléments de poignée 85 et, avantageuse ment, le bloc 87 et la boite à soupape 92, sont en métal et sont mis à la masse, d'une manière décrite ci-dessous.
A l'intérieur du corps 71 et de la poignée 85, est disposé un manchon 93, en matière isolante, et avan tageusement en polyéthylène dont l'extrémité avant est engagée dans un évidement central sur la face arrière de l'embout 72. Sur une certaine distance en direction de l'arrière, le trou du manchon 93 est agrandi pour recevoir une résistance 94 dont l'extré mité avant est connectée à l'extrémité arrière de l'électrode 79, par un raccord 95 qui s'étend à tra vers la matière de l'embout 72, dans la cavité 80. Ce raccord 95 est avantageusement en fil métallique fin de manière que sa capacité combinée avec celle de l'électrode 79, soit aussi faible que possible et au plus égale à celle indiquée comme un maximum dans la description ci-dessus du pistolet 40.
Le conducteur à haute tension, désigné dans son ensemble par 88, comprend un conducteur central 97, un revêtement isolant 98, une gaine en fil tressé 99 entourant le revêtement 98, et, si on le désire, un revêtement extérieur 100. Ce revêtement extérieur 100 du conducteur à haute tension 88 aboutit dans le bloc 87 pour découvrir la gaine de fil métallique tressé 99 qui se prolonge vers l'intérieur dans un évidement fraisé dans la face supérieure du bloc où elle reçoit un anneau extenseur conique 101 qui épanouit l'extrémité de la gaine et l'applique en con tact étroit avec le bloc 87, en fixant ainsi le con ducteur 88 sur le pistolet et en établissant une con nexion électrique effective entre la gaine tressée et le bloc 87, et par l'intermédiaire de ce dernier, avec la poignée 85.
En mettant ainsi à la masse la gaine 99 dans le bloc d'amenée de courant, on met aussi à la masse la poignée. Le conducteur 97, avec son re vêtement isolant 98, se prolonge vers le haut à tra vers le manchon isolant 93 et vient en contact avec l'extrémité arrière de la résistance 94 à laquelle le conducteur 97 peut être connecté électriquement de toute manière convenable.
La fig. 8 représente des détails du corps de boîte à soupape 92. Comme on peut l'observer, la boîte à soupape 92 présente un orifice d'entrée d'air 105 et un orifice d'entrée de liquide 106, communiquant respectivement par les tubes 107 et 10$ avec les ca naux d'air et de liquide dans le bloc 87, à l'extré mité inférieure de la poignée.
Sur sa face avant (fig. 6 et 9), la boîte à soupape 92 présente un orifice de sortie d'air de pulvérisation<B>110</B> raccordée, par un tube<B>111,</B> au canal d'air de pulvérisation 82 dans l'embout avant 72, un orifice 112 de sortie d'air de conformation du jet pulvérisé raccordé, par un tube 113, au canal 81 dans l'embout avant, et un orifice de sortie de liquide 114 raccordé, par un tube 115, au canal de liquide 83 de l'embout avant. Les tubes <B>111,</B> 113 et 115 sont tous en matière isolante.
L'ori fice<B>1</B>12 de sortie d'air de conformation du jet pul vérisé est raccordé à l'orifice 110 de sortie d'air de pulvérisation, par l'intermédiaire d'un canal 112' (fig. 9) qui est pratiqué dans la boîte de soupape 92 et qui contient une soupape 116 réglant le débit d'air de conformation du jet pulvérisé à travers l'orifice de sortie 112. La communication entre l'orifice d'en trée d'air et les orifices de sortie d'air, 110 et 112, est commandée par une soupape 117, tandis que la communication entre l'orifice d'entrée de liquide 106 et l'orifice de sortie de liquide 114 est commandée par une soupape 118.
Les soupapes 117 et 118 sont pourvues de tiges 120 qui s'étendent à travers les branches 121 qui sont d'une seule pièce avec la boîte 92 et font saillie vers l'avant et vers l'arrière sur les faces opposées du manchon isolant 93 dans la poignée 85. A leur extrémité avant, les tiges 120 sont pourvues de têtes 122 guidées pour coulisser dans les branches 121 et poussées par des ressorts de compression 123 qui sollicitent les soupapes 117 et 118 vers leur position fermée.
Une détente 125 est montée pour pivoter dans l'angle formé entre le corps 71 et la partie par la quelle on saisit la poignée 85, et elle porte des vis réglables 126 disposées pour venir en contact avec les têtes 122 des tiges de soupapes, lorsque la dé tente est rapprochée de la partie par laquelle on sai sit la poignée 85 de manière à ouvrir les soupapes 117 et 118. Une vis de butée réglable 127 est mon tée dans la détente 125, en position pour venir en contact avec la partie par laquelle on saisit la poignée 85 pour limiter le mouvement d'ouverture des sou papes 117 et 118. Les vis<B>126</B> permettent la com mande de l'ordre dans lequel les soupapes 117 et 118 s'ouvrent lorsqu'on actionne la détente 125.
Le pistolet réalisé comme montré par les fig. 6 à 9 comprend un canon d'une longueur telle que la distance axiale entre l'extrémité antérieure de la par- tie 86 de la poignée et la face antérieure du capot d'air 75, soit d'environ 13 cm. Pour ménager une zone satisfaisante de charge du jet pulvérisé, au voisinage de l'électrode 79 de ce pistolet, on a utilisé un bloc d'amenée de courant ayant une tension de régime (négative) de 60 kilovolts. Pour garantir la sécurité d'emploi du pistolet, on a utilisé une résis tance 94 de 160 mégohms et on a introduit une résistance supplémentaire de<B>100</B> mégohms dans le circuit de sortie du bloc de puissance ou d'amenée de courant.
Lorsqu'un pistolet, comme celui qui vient d'être décrit, est placé de manière que la distance entre l'extrémité de l'électrode 78 et la poignée à la masse ne soit pas supérieure à celle entre l'extrémité de l'électrode et quelque autre objet à la masse, l'ex trémité de l'électrode a un potentiel négatif d'environ 50 kilovolts, et le champ entre l'électrode 79 et la poignée 85-86 a un gradient moyen de potentiel dans l'air d'un peu plus de huit kilovolts par 2,5 cm, qui est approprié pour maintenir une zone à la con centration élevée désirée en ions atmosphériques, au voisinage de l'électrode 79.
Comparée avec le pistolet 40, la distance la plus faible entre l'électrode de charge et la contre-élec- trode, dans le pistolet 70 permet de maintenir une zone de charge suffisamment efficace sur l'électrode 79, avec une tension appliquée inférieure ; et la pos sibilité d'utiliser une tension appliquée plus faible permet, à son tour, d'utiliser un bloc de puissance plus petit et moins coûteux, et un conducteur à haute tension 88 plus léger et plus souple. Cette der nière caractéristique est importante dans un pistolet tenu à la main puisqu'un conducteur lourd, relative ment rigide tel que l'exige une tension élevée, est un handicap pour l'opérateur pour déplacer le pistolet.
Dans tous les pistolets représentés et décrits ci- dessus, l'électrode de charge est un fil métallique fin unique, qui s'étend en avant et au-delà de l'orifice du liquide du pistolet. Bien que cette forme et cette dis position donnent les meilleurs résultats et soient pré férées, elles ne sont pas essentielles. En ce qui con cerne la forme, la base de l'électrode est moins im portante que sa partie extérieure, et cette base peut avoir un diamètre supérieur à n'importe lequel de ceux mentionnés ci-dessus, si le reste est réduit con venablement, et par exemple de forme effilée.
Quant à la disposition, l'électrode de charge peut être dis posée d'un côté de l'orifice de liquide, mais, à me sure que sa distance latérale à partir du liquide sor tant augmente, son aptitude à charger les particules liquides et à produire un rendement de dépôt élevé, tombe rapidement. Il en résulte qu'on n'emploie pas ordinairement une électrode excentrée disposée en dehors du trajet du jet pulvérisé, à moins qu'elle ne soit pas placée à plus de 13 mm de l'axe de l'orifice de liquide, et qu'on préfère qu'une telle électrode ne soit pas à plus de 6 mm de cet axe. Comme on l'a déjà remarqué, on préfère, si l'électrode est excen trée, que son extrémité soit plus près de l'axe de l'orifice de liquide que du plan de l'orifice.
L'effica cité d'une électrode excentrée pour charger les par ticules peut être augmentée, dans une certaine me sure, en prolongeant l'électrode en avant dans le jet. On a obtenu de bons rendements de dépôt avec un fil métallique de 0,25 mm de diamètre s'étendant en avant sur 1.5 cm à .partir de l'orifice de la peinture décalé de 19 mm de l'axe, et maintenu à un poten tiel de 90 kilovolts, mais le rendement de dépôt peut être augmenté d'une manière significative en ré duisant le décalage de l'électrode à 6 mm. On pré fère que la charge ne soit obtenue que par une élec trode de charge unique, toute électrode supplémen taire abaissant la charge désirée.
Dans la plupart des conditions industrielles, non seulement une petite électrode axiale mais même une électrode unique dé calée radialement d'une petite distance par rapport à l'axe du jet, produit un meilleur chargement que deux électrodes écartées de la même distance de l'axe. En tout cas, la zone ionisée créée par l'élec trode de charge est située de manière qu'elle soit tra versée par les particules de peinture tandis que, aussi bien les particules du jet dans la zone que les ions atmosphériques dans la même zone sont dans un état de concentration spatiale élevée.
Un exemple d'une telle zone est celle qui entoure un point loca lisé du gradient de potentiel de l'ordre de celui exis tant autour de l'extrémité isolée, c'est-à-dire non pro tégée par un écran, d'un fil de 0,25 mm de diamètre, présenté longitudinalement vers une électrode oppo sée, dont il est écarté de 30 cm, la différence de po tentiel entre cette électrode et l'extrémité du fil étant d'environ 100 kilovolts. Pour obtenir les meilleurs résultats, le potentiel de l'électrode de charge _ doit être négatif.
Il est évidemment important que l'extrémité de l'électrode soit placée dans une région qui ne soit pas indûment protégée électriquement. La présence de grosses particules dans un jet de peinture pulvérisée peut affecter d'une manière défavorable la qualité du fini obtenu, et il est avantageux, pour les finis de la meilleure qualité exigés dans l'industrie, que le jet produise des points d'impact dont la grandeur ma ximum ne dépasse pas 0,38 mm.
La grandeur ma ximum du point d'impact , envisagée ici, est définie comme le diamètre moyen des dix plus grandes taches ou points d'impact assurés sur une cible plate, à la masse, de 10 sur 15 cm, qui traverse suffisam ment rapidement la zone du jet dans un plan perpen diculaire à l'axe du pulvérisateur, et à 30 cm de sa partie la plus en avant, de manière que pratiquement toutes les particules du jet déposées forment des points d'impact qui ne se chevauchent pas.
L'effet des électrodes dans le jet pulvérisé sur la qualité de la pulvérisation obtenue ne dépend pas uniquement de leur diamètre, mais il est également influencé par d'autres facteurs tels que la distance sur laquelle elles s'étendent dans le jet et l'effet des jets d'air auxquels elles sont exposées.
Ainsi, une électrode en fil métallique de 0,25 mm de diamètre, s'étendant sur 6 mm au-delà de l'orifice de liquide n'a que peu ou pas d'effet sur la qualité de la pulvé risation, même à des pressions faibles d'air de pulvé risation, voisines de 0,840 kg/cm2 ; mais si elle s'étend beaucoup plus, ou dans la région où les jets d'air de pulvérisation s'étalent d'une manière appré ciable et perdent de la vitesse, on peut s'attendre à une altération de la pulvérisation.
Cependant, à moins que la longueur de l'élec trode ou de son support ne soit anormalement grande, tout effet nuisible à la pulvérisation, d'une électrode s'étendant profondément dans le jet peut être effectivement éliminé en dirigeant un ou plu sieurs jets d'air transversaux sur l'électrode. Dans les pistolets représentés aux dessins, les jets d'air de conformation débités par les buses d'air peuvent ser vir à cet effet.
Compte tenu des considérations ci-dessus, on préfère utiliser des électrodes dont le diamètre ne dépasse pas 0,25 mm environ, bien que des électro des dont le diamètre atteint 1,3 mm puissent être utilisées si la qualité du fini n'est pas déterminante, ou si l'électrode est exposée à des jets d'air de vi tesse convenable.
On a trouvé qu'en disposant la contre-électrode en arrière de l'extrémité antérieure du pistolet et en dehors de la région traversée par le jet, on peut at teindre un rendement du dépôt meilleur qu'avec un pistolet ne présentant pas de contre-électrode. Ce ré sultat peut être atteint sans que des particules de matière pulvérisée ne se déposent sur la contre-élec- trode, ce qui diminuerait le rendement de l'appareil et pourrait même provoquer la formation de grosses particules susceptibles de détériorer le fini du revête ment. Par région traversée par le jet , il faut en tendre ici l'espace occupé par le jet et adjacent à celui-ci et qui doit être exempt de tout élément pré sentant un potentiel susceptible d'attirer les parti cules de peinture pulvérisée.
Alors qu'un chargement hautement efficace des particules du jet peut être obtenu avec un champ entre une électrode de charge et une contre-électrode, et alors que cette charge efficace de particules pro voque par elle-même des rendements de dépôt éle vés, on considère encore comme ayant quelque im portance le fait qu'un champ appréciable existe entre l'électrode de charge et la pièce à enduire. Dans toute installation donnée, au moins une mesure gros sière de l'intensité effective du champ s'étendant de l'électrode de charge à la pièce à revêtir, est fournie par l'intensité du courant de champ qui s'écoule vers cette pièce à revêtir lorsque le pistolet n'est pas ali menté en liquide et en air comprimé.
On préfère des agencements dans lesquels, dans ces conditions, la circulation du courant de champ vers la pièce est au moins d'environ un microampère et, plus avantageu sement, d'au moins cinq microampères. Ce facteur a une influence dans la détermination de la distance minimum pratique entre l'électrode de charge et la contre-électrode. Afin d'atteindre des rendements de dépôt amé liorés par rapport aux systèmes commerciaux de pis tolets électrostatiques, il est nécessaire de charger les particules du jet à un certain rapport minimum de la charge à la masse. Des avantages sensibles supplé mentaires découlent d'une charge à un certain rap port plus élevé.
Un procédé pour déterminer le rap port de la charge à la masse consiste à déposer des particules chargées sur une cible appropriée et à mesurer le courant amené à la cible par les parti cules et à mesurer le poids des particules déposées sur la cible par unité de temps. Pour qu'un tel essai donne des résultats sûrs, il est nécessaire de tenir compte de tout courant produit par la décharge d'ions atmosphériques sur la cible. Il est également nécessaire d'étalonner le débit de la peinture issue du pistolet, la vitesse de l'air et la peinture pulvérisée.
On a constaté que la procédure d'essai suivante donne des résultats précis, acceptables comme me sure des rendements relatifs de différents agence ments de charge du jet On utilise une cible à la masse en forme de feuille plane, avantageusement en clinquant d'alu minium, d'environ 1 m de long et 50 cm de hauteur, disposée dans un plan vertical. Le pistolet est dis posé à une distance de 60 cm de cette cible et dirigé pour débiter perpendiculairement au centre de celle- ci. Si le contour du jet n'est pas circulaire, l'axe prin cipal doit être horizontal.
A mi-chemin entre la cible et le pistolet, et centrée à la fois par rapport au pistolet et à la cible, on dispose une grille à la masse constituée par 24 tiges métalliques verticales, de 2,5 cm de diamètre et 1,06 m de longueur, leurs axes étant à 7,6 cm les uns des autres et dans un plan pa rallèle à la cible. Un premier et un second micro- ampèremètre sont respectivement insérés sur les con ducteurs qui mettent à la masse la grille et la cible. Le débit d'air du pistolet est réglé pour donner une vitesse maximum de 12 m/sec à une distance de 30 cm du pistolet.
Presque toutes les particules d'air ionisées sont attirées sur la grille et déchargées sur elle, mais une petite partie des ions atmosphériques traverse la grille pour être déchargés sur la cible.
L'appareil décrit ci-dessus étant installé en air calme, et le dispositif de charge étant excité à la ten sion de fonctionnement, de la peinture est admise au pistolet à raison de 100 cm3 par minute et les indica tions des deux micro-ampvremètres sont enregistrées. Le débit de peinture est alors interrompu, ce qui pro voque généralement une augmentation dans les indi cations du premier micro-ampèremètre.
Lorsqu'une telle augmentation se produit, la tension est réduite jusquà ce que les indications du premier micro-am- pèremètre atteignent leur valeur originale, et les in dications de second micro-ampèremètre sont notées. La différence entre ces dernières indications et les indications originales du second micro-ampèremètre, représente, d'une manière satisfaisante, le courant amené à la cible par les particules de peinture seules, dans les conditions d'essai.
Si les indications du pré- mier micro-ampèremètre augmentent lorsque le dé bit de peinture est interrompu, le courant amené par la peinture est obtenu en soustrayant le courant à travers le second micro-ampèremètre, à la tension de fonctionnement, sans peinture, des indications de ce micro-ampèremètre avec la peinture.
Le rapport (R) de la charge électrique au poids de la peinture d'essai pulvérisée, qui peut avanta geusement être exprimée en micro-coulombs par gramme, est déterminé par la formule
EMI0008.0022
dans laquelle I représente le courant dans les micro- ampères amené par la peinture chargée, et déterminé au précédent paragraphe ; Wl représente le poids de la cible en grammes avant l'essai, W_, représente le poids de la cible après exposition, dans les condi tions d'essai, à la peinture pendant un intervalle de temps déterminé avec précision, d'approximative ment 10 secondes, puis, après cuisson de la cible peinte, pendant 20 minutes à 150e C ;
t représente le temps exact en secondes pendant lequel la cible est exposée au jet ; et S est la fraction représentant en poids la teneur en matière solide de la peinture d'essai.
Le rapport de la charge à la masse obtenu avec n'importe quelle installation de charge de jet peut être affecté par les caractéristiques de la peinture utilisée. Pour réduire au minimum les variations qui, autrement, résulteraient des différences entre les peintures, on utilise une peinture standard présen tant les caractéristiques suivantes - 1 partie en poids de bioxyde de titane à 99 0/0, rutile ;
32 parties en poids d'un alkyde sicca tif pur en milieu d'huile de soja exempt de solvant (48 % d'huile de soja, 34 % d'anhydride phtalique et 18 % de glycérol)
. L'alkyde doit avoir un indice d'acide inférieur à 12 et doit être tel que la viscosité d'une solution obtenue en diluant l'alkyde jusqu'à une teneur de 5011/o en produits non volatils, avec des essences minérales, doit se trouver dans la gamme de 36 à 120 poises, à 25 C.
- Un pigment et de la résine sont broyés jus qu'à une finesse de 7 NS en calibre Hegman. Après broyage, la peinture est étendue avec des essences minérales jusqu'à une viscosité de 16 secondes, me surée dans une coupelle Ford NI) 4, à 25 C ;
- Les essences minérales mentionnées ci-dessus doivent avoir une teneur en produits aromatiques de 18,% ; un indice de Kauri-butanol de 38, une gamme de distillation de 156 à 196e C, et un point d'éclair de 400, essayé dans la coupelle Tag fermée.
Le système de charge peut permettre d'atteindre des rapports charge à masse, mesurés par procédure d'essai ci-dessus, beaucoup plus élevés que ceux obtenus avec les systèmes électrostatiques de pisto- lets du commerce. On a déterminé que, pour obtenir ces rendements de dépôt plus élevés, le rapport de la charge à la masse doit être d'au moins 3/1 de micro- coulomb par gramme ; et on obtient d'autres avan tages appréciables en utilisant un dispositif de charge qui donne un rapport de la charge à la masse d'au moins trois micro-coulombs par gramme.
Lorsqu'on se réfère ci-dessous à un dispositif de charge capable de charger un jet à au moins un certain nombre de micro-coulombs par gramme, on envisage le fonc tionnement de ce dispositif dans les conditions de la procédure d'essai ci-dessus.
Lorsque dans ce qui précède, on a parlé de pein ture, il doit être entendu que ce terme doit être pris dans un sens très général pour comprendre les la ques, les émaux, les frittes de porcelaine, etc. D'une manière générale, le procédé et l'appareil dont des exemples ont été décrits sont utilisables pour l'appli cation de tout type de matière liquide qui, après ap plication sur une surface d'un objet, et soit du fait de ses caractéristiques propres, soit du fait d'un traite ment ultérieur, se stabilise en formant une pellicule sèche sur la surface en question.
L'application du procédé n'est pas limitée aux pistolets dans lesquels le liquide est pulvérisé en uti lisant de l'air comprimé. Ce procédé comprend des caractéristiques qui peuvent être avantageusement utilisées dans des pistolets hydrostatiques, dans les quels le liquide est éjecté sans air sous une pression élevée à travers un petit orifice et pulvérisé par inter action avec l'atmosphère.