EP0437383A1 - Procédé et dispositif de peinture électrostatique sur pièces plastiques - Google Patents

Procédé et dispositif de peinture électrostatique sur pièces plastiques Download PDF

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EP0437383A1
EP0437383A1 EP91400012A EP91400012A EP0437383A1 EP 0437383 A1 EP0437383 A1 EP 0437383A1 EP 91400012 A EP91400012 A EP 91400012A EP 91400012 A EP91400012 A EP 91400012A EP 0437383 A1 EP0437383 A1 EP 0437383A1
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painted
air
paint
electrode
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EP91400012A
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Inventor
Roland Coelho
Nasreddine Bouguila
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
Original Assignee
Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
    • B05B5/087—Arrangements of electrodes, e.g. of charging, shielding, collecting electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/04—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying involving the use of an electrostatic field
    • B05D1/045—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying involving the use of an electrostatic field on non-conductive substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2201/00—Polymeric substrate or laminate
    • B05D2201/02—Polymeric substrate

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for electrostatic painting on plastic parts.
  • US Patent 2,698,814 proposes methods making it possible to limit - by compensation with charges of opposite sign - the accumulation of charges which accompanies the deposition of paint on an insulating surface.
  • the compensating charge generator is placed on the same side of the surface to be painted as the paint atomizer. This process is not suitable for certain shapes of parts, and the deposition of compensating charges disturbs the deposition of paint on the surface.
  • the present invention aims to provide a method and a device for electrostatic painting of surfaces of plastic parts.
  • the method according to the invention consists in applying the paint electrostatically to one face of the part, and it is characterized in that it consists in creating a crown discharge on the opposite face of the face to be painted with the part made of plastic.
  • the method consists in creating the jet of ionized air by producing a metal corona discharge brought to a high alternating voltage at the top of a point and by entraining the ions in a jet of air through a small nozzle.
  • the device according to the invention is characterized in that it comprises an electrostatic paint applicator arranged on the side of the face to be painted and an air ionization device arranged on the side of the opposite face of the face to be painted .
  • the air ionization apparatus comprises a metal tip brought to an alternating high voltage producing an alternating corona discharge, and an air jet leaving a small nozzle and ensuring the entrainment of the ions.
  • the painting device comprises an electrostatic paint applicator 1 disposed on the side of the face to be painted of the plastic part and an electrode directly connected to ground, on the side of the opposite face of the face to to paint.
  • FIG. 1 is a diagram of an embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 2 is a diagram of the ion generator.
  • FIG. 4 is a diagram of another embodiment of the device according to the invention.
  • the device comprises an applicator 1 of electrostatic paint (minibol) sending paint on the face 21 of the part to be painted 2.
  • This applicator known per se, sends particles loaded with paint by an air jet towards room 2.
  • FIG. 2 Behind the workpiece 2 is arranged a device 3 producing a flow of ionized air.
  • This device known per se, is called an "ionizer”. It is shown diagrammatically in FIG. 2.
  • This device is arranged on the side of the face 22 opposite the face 21 to be painted. It produces a generally neutral ionized air jet. Its principle is based on the production of an alternative corona discharge at the top of a metal tip 35 brought to high voltage, and the entrainment of the ions by an air jet through a small metal nozzle 36.
  • the nozzle 36 in which is housed the metal tip is provided with a compressed air inlet 34.
  • the tip is connected via an insulating passage 33 to a shielded cable 32 connected to a high-voltage alternating generator 31.
  • the assembly is connected to the earth.
  • the air thus enriched in ions is conductive, so that the face 22 of the part is connected to the ground by means of the low resistance of the jet of conductive air.
  • the ionizer 3 is supplied with compressed air at a few bars.
  • the "corona" tip 35 is supplied by high voltage alternating at the mains frequency by means of a HV transformer in series with an auto-transformer, so that the voltage on the "corona” tip 35 is of the order of 10,000 Volts peak / peak ( ⁇ 3,500 Volts effective) sufficient to initiate ionization of the air at the tip at each half-wave.
  • the jet of ionized air created opposite the area to be painted a counter-electrode having a low resistance compared to the earth.
  • FIG. 3 shows a deposition of paint which is both immediate and uniform throughout the impact zone of the jet of the ionizer.
  • the device comprises an applicator 1 of electrostatic paint (minibol) sending paint on the face 21 of the part to be painted 2.
  • This applicator known per se, sends the particles loaded with paint towards the part to be painted 2, by a jet of compressed air arriving at 11.
  • This part to be painted 2 is made of plastic material or of insulating material.
  • This electrode 3 is arranged on the side of the face 22 opposite the face 21 to be painted at a short distance from the part.
  • a distance between the tip and the workpiece of the order of 10 cm gives satisfactory results.
  • It consists of at least one tip 3 connected directly by means of a cable 32 to ground.
  • the radius of curvature of the tip is advantageously less than 0.1 mm.
  • the electrode or tip 3 is housed in a protective box 4 forming with the part 2 an enclosure impermeable to paint droplets.
  • Plastic plates of the type known under the trade name Noryl and of polypropylene were painted in the presence of an electrode 3 placed at a short distance from the sample.
  • the electrode 3 can be made up of a plurality of points 3 connected directly to the ground as a function of the parts treated.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

Procédé de peinture électrostatique de pièces plastiques consistant à appliquer la peinture par voie électrostatique sur une face de la pièce, caractérisé par le fait qu'il consiste à créer une décharge couronne sur la face opposée de la face à peindre de la pièce réalisée en matière plastique. <IMAGE>

Description

  • La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de peinture électrostatique sur pièces plastiques.
  • Pour peindre des pièces plastiques par la méthode électrostatique, on les recouvre habituellement d'un apprêt conducteur permettant aux dites pièces d'être traitées exactement comme des pièces métalliques. Cette phase préparatoire complique notablement le procédé.
  • Le brevet US 2 698 814 propose des méthodes permettant de limiter - par compensation avec des charges de signe opposé - l'accumulation de charges qui accompagne le dépôt de peinture sur une surface isolante.
  • Le générateur de charges compensatrices est placé du même côté de la surface à peindre que l'atomiseur de peinture. Ce procédé ne peut convenir à certaines formes de pièces, et le dépôt des charges compensatrices perturbe le dépôt de peinture sur la surface.
  • La présente invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif de peinture électrostatique de surfaces de pièces plastiques.
  • Le procédé, conforme à l'invention, consiste à appliquer la peinture par voie électrostatique sur une face de la pièce, et il est caractérisé par le fait qu'il consiste à créer une décharge couronne sur la face opposée de la face à peindre de la pièce réalisée en matière plastique.
  • Selon une caractéristique, le procédé consiste à créer le jet d'air ionisé en produisant une décharge couronne métallique portée à une haute tension alternative au sommet d'une pointe et en entraînant les ions dans un jet d'air à travers une petite tuyère.
  • Le dispositif selon l'invention, est caractérisé par le fait qu'il comporte un applicateur de peinture électrostatique disposé du côté de la face à peindre et un appareil d'ionisation d'air disposé du côté de la face opposée de la face à peindre.
  • Selon une caractéristique, l'appareil d'ionisation d'air comporte une pointe métallique portée à une haute tension alternative produisant une décharge couronne alternative, et un jet d'air sortant d'une petite tuyère et assurant l'entraînement des ions.
  • Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de peinture, comporte un applicateur de peinture électrostatique 1 disposé du côté de la face à peindre de la pièce plastique et une électrode directement reliée à la masse, du côté de la face opposée de la face à peindre.
  • L'invention va maintenant être décrite avec plus de détail en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins sur lesquels:
  • - La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
  • - La figure 2 est un schéma du générateur d'ions.
  • - La figure 3 représente le résultat d'un essai de peinture.
  • - La figure 4 est un schéma d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
  • En se référant à la figure 1, le dispositif comporte un applicateur 1 de peinture par voie électrostatique (minibol) envoyant de la peinture sur la face 21 de la pièce à peindre 2. Cet applicateur, connu en soi, envoie des particules chargées de peinture par un jet d'air vers la pièce 2.
  • Derrière la pièce à peindre 2 est disposé un appareil 3 produisant un flux d'air ionisé. Cet appareil, connu en soi, est appelé "ioniseur". Il est représenté schématiquement sur la figure 2.
  • Cet appareil est disposé du côté de la face 22 opposée à la face 21 à peindre. Il produit un jet d'air ionisé globalement neutre. Son principe repose sur la production d'une décharge couronne alternative au sommet d'une pointe métallique 35 portée à haute tension, et l'entraînement des ions par un jet d'air à travers une petite tuyère métallique 36. La tuyère 36 dans laquelle est logée la pointe métallique est pourvue d'une arrivée d'air comprimé 34. La pointe est reliée par l'intermédiaire d'un passage isolant 33 à un câble blindé 32 relié à un générateur de haute tension alternative 31. L'ensemble est relié à la terre. L'air ainsi enrichi en ions est conducteur, de sorte que la face 22 de la pièce est reliée à la terre par l'intermédiaire de la faible résistance du jet d'air conducteur.
  • L'ioniseur 3 est alimenté par de l'air comprimé sous quelques bars. La pointe "corona" 35 est alimentée par haute tension alternative à la fréquence du secteur au moyen d'un transformateur H.T. en série avec un auto-transformateur, de telle sorte que la tension sur la pointe "corona" 35 soit de l'ordre de 10000 Volts crète/crète (∿ 3500 Volts efficaces) suffisante pour amorcer l'ionisation de l'air au niveau de la pointe à chaque demi-alternance. Le jet d'air ionisé créé en regard de la zone à peindre une contre-électrode présentant une faible résistance par rapport à la terre.
  • Afin de tester le dispositif et d'observer l'effet éventuel du jet d'air non ionisé, des essais de peinture sur plaque fixe ont été effectués en utilisant le plus faible débit de peinture fourni par le minibol utilisé dans l'essai. Les résultats sont illustrés par la photo de la figure 3.
  • La pièce testée comporte trois zones adjacentes:
    • la zone I a été exposée à la peinture pendant cinq secondes, ioniseur arrêté,
    • la zone II a été exposée à la peinture pendant cinq secondes, air de l'ioniseur circulant mais H.T. coupée,
    • la zone III, au milieu, a été exposée à la peinture pendant cinq secondes, ioniseur alimenté.
  • En fait, le recouvrement s'est montré quasi instantané dans la zone III. L'application de peinture a été arrêtée au bout de trois secondes seulement pour obtenir une meilleure résolution.
  • La figure 3 montre un dépôt de peinture à la fois immédiat et homogène dans toute la zone d'impact du jet de l'ioniseur.
  • En se référant à la figure 4, le dispositif comporte un applicateur 1 de peinture par voie électrostatique (minibol) envoyant de la peinture sur la face 21 de la pièce à peindre 2. Cet applicateur, connu en soi, envoie les particules chargées de peinture vers la pièce à peindre 2, par un jet d'air comprimé arrivant en 11. Cette pièce à peindre 2 est réalisée en matériau plastique ou en matériau isolant.
  • Derrière la pièce à peindre 2 est disposée une électrode 3.
  • Cette électrode 3 est disposée du côté de la face 22 opposée à la face 21 à peindre à faible distance de la pièce. A titre indicatif une distance entre la pointe et la pièce de l'ordre de 10 cm donne des résultats satisfaisants. Elle est constituée par au moins une pointe 3 reliée directement par l'intermédiaire d'un câble 32 à la masse. A titre indicatif, le rayon de courbure de la pointe est avantageusement inférieur à 0,1 mm. De préférence l'électrode ou pointe 3 est logée dans une boîte de protection 4 formant avec la pièce 2 une enceinte étanche aux gouttelettes de peinture.
  • Afin de tester le dispositif et d'observer l'effet éventuel de l'électrode, des essais ont été effectués à l'aide de la méthode illustrée à la figure 2. Des appareils de mesure 5 et 6 mesurent le courant allant à la masse pendant l'application de la peinture.
  • Puisque le potentiel de surface de la pièce isolante, subissant un dépôt de peinture électrostatique, peut atteindre quelques kV, alors une décharge couronne peut s'allumer au sommet de la pointe 3 reliée à la masse et en regard de la face arrière de la pièce à peindre. Etant donné que la peinture charge la surface négativement, la décharge qui prend naissance entre la pointe 3 et l'arrière de la pièce 2 est une décharge positive.
  • Des essais réalisés avec une électrode constituée par une demie-sphère se sont révélés moins favorables. Alors qu'une décharge couronne prend naissance entre la pointe et la plaque, une telle décharge ne peut se produire dans cette seconde configuration.
  • Des plaques en plastique de type connu sous la dénomination commerciale Noryl et en polypropylène ont été peintes en présence d'une électrode 3 placée à faible distance de l'échantillon.
  • L'évolution du courant qui s'écoule à la masse pour chaque type de matériau et pour chaque configuration de l'électrode, ainsi que les valeurs des épaisseurs des couches de peinture déposées sur ces matériaux montrent clairement qu'une décharge couronne a pris naissance dans le cas de la pointe.
  • Aussi, la technique décrite ci-dessus se révèle très prometteuse pour déposer une couche convenable de peinture.
  • Bien entendu l'électrode 3 peut être constitué d'une pluralité de pointes 3 reliées directement à la masse en fonction des pièces traitées.

Claims (7)

  1. Procédé de peinture électrostatique de pièces plastiques consistant à appliquer la peinture par voie électrostatique sur une face de la pièce, caractérisé par le fait qu'il consiste à créer une décharge couronne sur la face opposée de la face à peindre de la pièce réalisée en matière plastique.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à créer le jet d'air ionisé en produisant une décharge couronne alternative au sommet d'une pointe métallique isolée et en entraînant les ions par un jet d'air à travers une petite tuyère.
  3. Dispositif de peinture électrostatique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un applicateur de peinture électrostatique (1) disposé du côté de la face à peindre (21) et un appareil d'ionisation d'air (2) disposé du côté de la face (22) opposée de la face à peindre, caractérisé par le fait que l'appareil d'ionisation d'air comporte des moyens pour produire un jet d'air assurant l'entraînement des ions.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'appareil d'ionisation d'air comporte une pointe métallique portée à une haute tension alternative produisant une décharge couronne alternative, et un jet d'air sortant d'une petite tuyère et assurant l'entraînement des ions.
  5. Dispositif de peinture électrostatique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un applicateur de peinture électrostatique (1) disposé du côté de la face à peindre (21) de la pièce plastique et une électrode (3) directement reliée à la masse, du côté de la face (22) opposée de la face à peindre.
  6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'électrode (3) directement reliée à la masse est constituée par au moins une pointe métallique.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé par le fait que l'électrode est placée dans une boîte de protection (4) formant avec la pièce à peindre une enceinte protégeant l'électrode.
EP91400012A 1990-01-12 1991-01-04 Procédé et dispositif de peinture électrostatique sur pièces plastiques Withdrawn EP0437383A1 (fr)

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