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"Perfectionnements apportés. aux appareils pour le séchage d'émail et enduits ou substances analogues" 'L'invention se rapporte aux appareils de cuisson de peinture et plus spécialement aux fours à rayons infra-rouges pour la cuisson de la peinture.
Un objet de l'invention consiste à établir un four à rayons infra-rouges qui séchera et durcira convenablement la peintura, y compris l'émail synthétique blanc, noir et coloré, sans provoquer une décoloration.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un four de cuisson de peinture qui, grâce à une combinaison de chaleur ra- diante et de convection, produira, successivement le séchage, la; cuisson et le durcissement, aussi bien de peintures réfléchissant fortement les rayons infra-rouges que de celles absorbant forte- ment les rayons infra-rouges.
Le procédé généralement utilisé jusqu'à présent pour sécher @
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et cuire , les peintures par les rayons infra-rouges consiste à soumettre la surface peinte à des radiations infra-rouges ùirectes engendrées par une batterie de lampes à filament de carbone équi- pées de réflecteurs dorés. Les rayons infra-rouges émanant de ces lampes pénètrent dans la peinture et sont absorbés par celle-ci, après quoi les rayons sont transformés en énergie calorique qui expulse la matière volatile contenue dans la peinture et sèche et durcit le résidu et le pigment.
Il est bien connu que ce procédé de séchage est plus rapide et plus efficace que tout autre, et que le temps de séchage, qui était précédemment de plusieurs heures, a été réduit dans de nombreux cas à autant de minutes dans le procédé à rayons infra-rouges.
C'est un fait admis que l'absorption des rayons infra-rouges par la surface peinte, et l'action de ces rayons absorbés sur la surface peinte, augmente la température de la couche de peinture uniformément dans tout l'intérieur de cette couche, plutôt que de la faire croître depuis la surface vers l'intérieur, comme dans le cas d'un système de chauffage purement par convection. Il a également été constaté que la'vitesse à laquelle une couche de peinture atteint la température de séchage et de durcissement dépend non seulement de la quantité de rayons infra-rouges absor- bés, mais aussi de l'intensité de ces rayons. De plus, l'expé- rience a révélé que la quantité, le taux et l'uniformité de l'ab- sor-ption dépendent dans une certaine mesure de la couleur de la peinture traitée.
Il a été constaté qu'une peinture noire absorbe les rayons infra-rouges dans une plus forte mesure que la peinture blanche, et qu'en général le taux d'absorption augmente à mesure que la teinte de la peinture devient plus foncée. En général, on peut admettre que la chaleur engendrée dans une peinture ou un émail particulier dépend de la quantité des rayons infra-rouges qui sont absorbés, transmis à travers ou réfléchis par cette pein- ture ou émail.
Dans le séchage et le durcissement d'émail synthétique en
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utilisant des rayons infra-rouges pour la source de chaleur, on a rencontré des difficultés extrêmes pour la cuisson de carros- series d'automobiles enduites de peintures finales de couleur claire. La décoloration marqués de ces peintures claires et la formation de raies dans celles-ci ont posé dea problèmes difficiles, et dans maints cas l'utilisation de rayons infra-rouges a été abandonnée parce qu'on ne connaissait pas de solution au problème-.
Cet abandon a nécessité le retour aux types plus lents et plus, volumineux d'appareillagendeséchage, avec une augmentation consé- quente des difficul,tés et des frais de production.
Il est évident que l'emploi exclusif d'appareils à rayons infra-rouges pour le séchage de peintures de tous types et couleurs serait tres avantageux puisque cet appareillage est d'une cons- truction facile, d'un fonctionnement et d'une commande économiques et est, en outre, moins volumineux et plus sûr que d'autres types de machines pour la cuisson des peintures.
Il a été prouvé que le four perfectionné selon l'invention' permet de surmonter les difficultés qui viennent d'être décrites.
Comme il a été mentionné ci-dessus, les émaux de teinte plus sombre absorbent une plus grande quantité des rayons infra-rouges et le chauffage de ces émaux est rapide et uniforme dans toute la masse. Les émaux blancs et de couleur claire toutefois, qui réflé- chissent fortement les rayons infra-rouges, ne sont apparemment pas capables d'absorber ces rayons rapidement, en grande quantité et d'une.façon uniforme,'et il est pratiquement impossible., à l'aide des appareils à rayons infra-rouges actuellement en usage dans ce domaine, d'éviter la décoloration et la formation de raies, ce qui est préjudiciable.
Les rayons infra-rouges dirigés vers une surface peinte quelconque n'atteignent pas tous cette surface, et la pénétration n'est pas uniforme; cela signifie que le nombre de rayons qui pénètrent jusqu'à la base d'une couche de peinture donnée ne re- présentent qu'une fraction de' la-totalité des rayons 'dirigée vers la surface de cette couche, et le nombre de rayons pénétrant @
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ainsi au-delà de la surface de la peinture est considérablement plus faible dans le cas de couleurs qui réfléchissent fortement les rayons infra-rouges.
Ayant constaté qu'en exposant un émail de teinte claire, à grand pouvoir de réflexion, à un barrage intense de rayons infra- rouges, on obtient une surface décolorée, on croyait d'abord qu'une simple réduction du voltage d'alimentation des lampes à rayons infra-rouges réduirait le nombre de rayons et éviterait la décoloration. Il a toutefois été découvert que la réduction du voltage diminuait l'efficacité des rayons et affectait défavora- blement l'efficacité des rayons, à tel point que la peinture ne subissait plus un durcissement convenable. Des essais ont été faits en vue d'améliorer les conditions de travail en réduisant le nombre des lampes utilisées, mais il a été constaté qu'il en résultait une distribution inégale des rayons et une surface dont le séchage n'était pas uniforme.
On a également utilisé des lampes d'un wattage plus faible, mais cette voie a été abandonnée lorsqu'on a constaté que le débit des rayons infra-rouges était alors insuffisant et qu'il n'existait pas une chaleur suffisamment uniforme dans le four.
Il a été prouvé que la disposition selon l'invention donne aes résultats très satisfaisants et, bien que toutes les raisons du succès obtenu ne puissent pas encore être précisées actuelle- ment, il a étéconstaté que le four perfectionné modifie appa- remment le barrage de rayons infra-rouges sur le surface de l'émail à tel point que le séchage inégal est évité. On maintient des températures élevées et uniformes dans le four, et l'on produit des peintures finales qui sont convenablement séchées et durcies et qui, spécialement dans le cas de peintures de teinte claire, sont exemptes de décoloration et de raies.
On a également obtenu des résultats indiquant que la présente invention réduit également le temps total de séchage d'émaux synthétiques, le temps de séchage de la première couche ou couche de fond appliquée sur
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une carrosserie d'automobile étant réduit de 12,6 minutes à 5 - minutes.
Il convient aussi de noter que le séchage de couches finales d'émail - spécialement sur des carross'eries d'automobiles - dans le four à rayons- infrarouges, a donné lieu à desgrandes diffi- cultés pour le séchage rapide et convenable de surfaces qui ne se trouvent pas dans la trajectoire directe des rayons infra-rouges.
Cela était surtout vrai'autour des châssis de fenêtre ou de por- tière et sur les panneaux de plancher. On a rencontré des diffi- cultés analogues pour le séchage des côtés 'inférieurs des ailes et analogues. Le maintien d'une température générale plus élevée et plus uniforme, tel qu'il est possible de le réaliser.dans le four perfectionné, en-plus d'une utilisation plus complète de tous les rayons infra-rouges produits dans le four, assure un séchage complet et un durcissement convenable de toutes les parties de la surface peinte.
Un autre problème qui se pose dans le séchage de carrosseries automobiles dans des fours à rayons infra-rouges, résulte de la nature dissymétrique des carrosseries. Bien que des perfectionne- ments aient été apportés à l'agencement des lampes à rayons infra-rouges dans les fours, .il n'a pas été possible, jusqu'à présent, dé produire une disposition de lampes dans un four-tunnel du type à transporteur, qui assure que chaque partie de la carros- serie se trouvera à la même distance de la source de chaleur. Il est admis que la méthode d'application de chaleur par radiation à un objet est la plus efficace, pourvu que la trajectoire que l'énergie radiante doit parcourir ne soit pas trop longuè.
Dans le traitement efficace de corps dissymétriques dans un four à rayons infra-rouges, il faut par conséquent prêter le plus grand soin au placement des lampes et au contrôle de l'intensité des radiations, pour produire un séchage uniforme. L'intensification des radiations pour obtenir l'efficacité maximum de séchage des parties du corps qui'sont les plus éloignées des lampes,.entraîne
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l'endommagement des parties qui se trouvent le plus près des lampes. De ce fait, il a, jusqu'à présent, été nécessaire de faire fonctionner les lampes de façon à produire le séchage convenable des parties les plus proches, aux dépens des parties plus éloi- gnées.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue en élévation du four perfectionné à rayons infra-rouges, montrant une méthode typique de suspension d'une carrosserie automobile dans le four, et Fig. 2 est une vue en perspective du four perfectionné, montrant les détails intérieurs et l'utilisation d'un rideau d'air à travers les extrémités ouvertes du four.
Comme montré en Fig. 1, le four perfectionné comprend un bâti réglable 2 semblable à une boite, auquel sont fixées des rangées de lampes infra-rouges 3 montées dans des réflecteurs 4.
Les lampes utilisées sont du type usuel à filanents de carbone et sont placées dans des. réflecteursplaqués-or. Les lampes et les réflecteurs sont montés en bandes horizontales pour obtenir une couverture uniforme des rayons infra-rouges:, chaque lampe pouvant être mise au point dans son réflecteur propre, en permet- tant ainsi le contrôle supplémentaire de la dispersion des rayons infra-rouges de façon à assurer une couverture pleine et adéquate et à éviter le recouvrement des rayons et la température inégale ou "points chauds" qui en résultent.
Le four est du type fermé, comportant des côtés, un plafond et un fond, qui sont entourés d'une enveloppe 5 composée de tôles en métal léger ou autre matière ininflammable. Les extrémités sont laissées ouvertes, et, comme il sera expliqué dans la suite, elles sont construites de façon à permettre de grouper un certain nombre d'éléments de four, ainsi que l'emploi d'un système trans- porteur placé dans le haut du four.
Comme montré en Figs. 1 et 2, une plaque-écran 6 en métal perforé est suspendue devant les lampes à rayons infra-rouges,
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de façonà se trouver entre les lampes et tout objet passant à travers le four. Installée à une distance uniforme d'environ 18 pouces des lampes infra-rouges. 3, la plaque 6 est établie en métal non peint de 1/8 de pouce et perforée de trous de 1/8 de pouce dont les centres sont écartés d'environ 3/16 de pouce, cette plaque constituant une doublure intérieure couvrant virtuellement la totalité des,parois intérieures du four, spécialement les sur- faces occupées par les lampes infra-rouges.
Il a été remarqué que les meilleurs résultats sont obtenus par l'emploi de tôles métalliques perforées telles que décrites, c'est-à-dire dont environ 50% du métal est enlevée Si l'on prévoit trop peu de trous ou si l'on utilise une plaque-écran trop épais- se, l'objet peint n'est atteint que par une trop faible partie des radiations, tandis que l'emploi d'une plaque présentant trop de trous ou des trous trop larges donne lieu à la décoloration de la peinture et la formation indésirable de raies.
Un système de circulation forcée d'air est prévu pour coopérer avec les lampes infra-rouges et'les plaques-écrans, afin de pro- duire une agitation continue dans toutes les parties du four.
Comme montré aux dessins annexés, l'air est pris au plafond du four, à travers une série d'ouvertures 7, est amené vers le bas à travers des conduits 8, passe à travers un groupe ventilateur 9 et est refoulé dans les conduits intérieurs 10 qui sont montés sur les deux côtés du four, le long de la sole.'Des ouvertures 11. qui s'étendent sur toute la longueur des conduits 10, sur la sole du four, permettent l'échappement d'air agité vers l'intérieur sur la sole du four: Les courants d'air sortant des ouvertures 11 placées l'une en regard de l'autre, se rencontrent et convergent au milieu du four, au niveau de la sole de celui-ci et s'élèvent en tourbillonnant.
Pendant qùe l'air monte dans le four, il est chauffé par les plaques-écrans, circule autour de l'objet en cours de séchage et, lorsqu'il atteint le plafond du four, il est de nouveau extrait par les ouvertures 7, et le processus recommence.
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Pour assurer l'évacuation de l'air saturé de vapeurs, un ventilateur 12 est installé au sommet du four. Une admission d'air frais 13 est prévue dans la soufflerie 9 pour coopérer avec l'ouverture d'échappement 12 et pour permettre l'admission d'un volume d'air frais correspondant au volume qui s'échappe.
Un type de commande simple, préconisé à titre d'exemple, est illustré aux dessins annexés et comporte le levier 14 de l'ou- verture d'admission et un câble 15 passant sur un système de poulies 16 et allant au couvercle 17 de l'ouverture d'échappement.
Cette disposition permet d'ouvrir l'ouverture d'admission 12 dans la même mesure que l'ouverture d'échappement 13 et assure la réalisation d'un état d'équilibre de l'air dans le four.
La combinaison de lampes infra-rouges de plaques-écrans perforées et de la circulation d'air dans un four fermé, telle que décrite ci-dessus, assure une utilisation plus complète des radiations infra-rouges produites par les lampes. Dans le type usuel de four à rayons infra-rouges, les radiations non suffisam- ment fortes pour atteindre l'objet, ou la surface peinte de l'objet placé dans le four, sont dissipées dans l'air se trouvant dans le four et, en général, elles ne produisent aucun effet utile.
Dans le four perfectionné, toutefois, des quantités des rayons infra-rouges passent à travers les perforations dans les plaques-écrans 6, atteignent la surface peinte et pénètrent dans celle-ci et commencent le cycle de séchage et de durcisse- ment de la peinture; le restant des radiations est absorbé par les plaques-écrans et augmente la température de celles-ci. A leur tour, ces plaques chauffent les courants d'air forcés à travers le four par les souffleries 9 et à mesure que le processus progresse, les parties de l'objet peint, qui ne sont pas atteintes par les rayons infra-rouges directs, sont chauffées et séchées par l'air chaud.
Une distribution uniforme de la chaleur est atteinte et les températures uniformes produites dans toutes les parties de l'objet soumis au traitement assurent l'obtention de surfaces convenablement séchées et durcies, même si ces surfa-
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ces ne se trouvent pas dans,la trajectoire directe des radiations infra-rouges.
Le caractère semi-portatif de l'équipement de cuisson à rayons infra-rouges a développé'son emploi dans une large mesure et a permis son application dans de. nombreux cas où l'installa- tion d'un four volumineux et permanent à vapeur ou gaz était indésirable. Comme il ressort des dessins annexés, le four a-été conçu pour travailler avec un système transporteur 19 du type placé dans le haut du four. La Fig. 1 représente le four arrangé pour recevoir une carrosserie automobile 24 qui est suspendue de la manière habituelle.-par des chaînes 21 et un support 22.
Dans le cas où des objets plus petits, tels que desailes ou des roues, doivent être déplacés à travers le four, il serait toute- fois anti-économique et indésirable d'utiliser l'espace ou la puissance électrique requise pour le fonctionnement du four cons- truit comme illustré, pour recevoir des carrosseries automobiles.
Pour cette raison, la grandeur du four peut être variée selon les besoins.
Dans le cas où il est nécessaire ou désirable de réduire les dimensions ou - à cause de la forme des objets devant être traités - de modifier le contour intérieur du four, on enlève des boulons 25 et on ajuste de la manière voulue les organes transversaux 27 et le châssis 2. Un tel ajustement peut exiger l'enlèvement ou l'ajoute d'un certain nombre-de lampes à rayons infra-rouges, ce qui est facilité par le mode de montage connu des lampes, tel qu'illustré aux dessins. Ce mode de montage im- plique le montage des lampes en groupes de sept sur des traverses métalliques 28 en forme de caisson, lesquelles traverses contien- nent également le '..câblage et le système de mise au point des lampes.
Montées de cette façon, des groupes de sept lampes peu- vent être aisément installés et enlevés, et, si on le désire, ils peuvent, par l'arrangement approprié du câblage, être commandés individuellement sans influencer d'autres groupes semblables
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placés dans le four. Grâce à ce type de commande - qui permet d'augmenter ou de diminuer le voltage auquel travaillent les groupes de lampes, ou l'extinction totale de groupes de lampes - le conducteur du four peut maintenir le four à n'importe quelle température voulue, ou peut élever ou abaisser cette température selon les besoins.
Le présent élément de four perfectionné peut, par exemple, avoir une longueur de cinq pieds et,pour la construction d'un four du type à tunnel avec système transporteur, plusieurs de ces éléments sont placés bout à bout jusqu'à ce que la longueur voulue soit atteinte, Le tunnel complet peut alors être réglé, pour ce qui concerne la température, la vitesse de l'air, le nombre ou la disposition des groupes de lampes, etc.., de la même façon qu'un grand élément de four, ou bien chacun des foursindividuels du tunnel pourrait être réglé séparément.
Une telle construction des éléments de four augmente con- sidérablement les possibilités d'adaptation de l'équipement, et permet sa modification ou sa disposition variée pour l'emploi dans un nombre illimité d'opérations de séchage de peinture.
L'application de l'un des types connus de rideaux d'air au four de cuisson perfectionné à rayons infra-rouges est illustrée en Fig. 2. Le système de rideau d'air prévoit un courant d'air amené depuis une ou plusieurs soufflantes (non montrées) à travers un système de tubes 29 qui se terminent par des ouvertures 20 disposées de façon à souffler un courant continu d'air à travers l'extrémité ouverte du four ou tunnel.L'application du principe du rideau d'air est bien connu et ne doit pas étre discutée, sauf pour signaler que son emploi permet le fonctionnement d'un tunnel de cuisson sur une chaîne d'assemblage ou système transporteur, et évite la nécessité d'installer ou d'actionner des portes à l'extrémité du four ou tunnel.
Les dessins annexés montrent également une barre de sûreté 23 qui est située dans la sole du four et est-destinée à arrêter
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le transporteur placé dans la haut du four, dans l'éventualité où une carrosserie ou autre objet déplacé à travers le four par ce système transporteur tomberait dasson support 22. Ce dis- positif n'est pas illustré en détail, mais il suffira de signaler que la barre de sûreté 23 est câblée pour coopérer avec le moteur (non montré) du système transporteur, de telle façon que tout objet tombant en travers de la barre produit un court-circuit et arrête le système transporteur jusqu'à ce que cet objet tombé soit enlevé.
REVENDICATIONS.
1 - Dans un four à rayons infra-rougea, la combinaison d'une source de rayons 'infra-rouges et d'une plaque-écran métallique perforée, qui est suspendue dans la trajectoire des radiations émanant de la dite source de rayons. à 2 - Four à rayons infra-rouges, comportant plusieurs sources de rayons infra-rouges, montées de/facon réglable sur des éléments de support du bâti des plaques-écrans métalliques perforées suspendues dans la trajectoire des rayons infra-rouges émanant des dites sources de rayons infra-rouges, des moyens de circula- tion d'air pour,forcer de l'air autour et à travers les dits panneaux métalliques perforés, et des moyens pour régler la dite circulation d'air.