[0001] La présente invention concerne un procédé de revêtement par un matériau liquide durcissable
d'au moins une portion de la surface interne d'un récipient allongé autour d'un axe,
propre à contenir des produits biocompatibles avec l'homme et/ou l'animal.
[0002] Elle concerne également un dispositif mettant en œuvre un tel procédé et un récipient
obtenu avec celui-ci.
[0003] Par procédé de revêtement, on entend le recouvrement ou l'apposition superficielle
d'une couche de matériau sur la surface d'un objet formé d'un autre matériau, de façon
solidaire et durable (c'est à dire supérieure à plusieurs années). Un tel revêtement
modifie alors les propriétés de surface, physiques et/ou chimiques de cet autre matériau.
[0004] L'invention trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive
dans le domaine de la fabrication de flacons destinés à recevoir et conserver des
produits agroalimentaires, pharmaceutiques ou cosmétiques.
[0005] Elle permet notamment de minimiser les interactions contenant-contenu, et/ou environnement-contenu,
et ce plus particulièrement pour le stockage en flacons de verre, nécessitant la conservation
de produits de façon neutre pendant un temps assez long (par exemple plusieurs mois).
[0006] Classiquement on entend par verre neutre un verre qui effectue dans le temps, un
relargage d'ions, par exemple d'ions sodium ou autres ions alcalins et/ou alcalino-terreux
en très faible quantité dans le liquide ou produit qui est à l'intérieur du récipient.
[0007] Par très faible quantité on entend un rapport entre masse du liquide contenu et masse
totale des éléments extractibles inférieure à 6 ppm.
[0008] Le verre sodo-calcique n'est par exemple pas neutre au sens de la pharmacopée.
[0009] On sait ainsi que lorsqu'un flacon en verre est fabriqué il est nécessairement porté
à des températures importantes.
[0010] Celles-ci engendrent notamment une migration des alcali (dans le cas d'un verre au
silicate) qui remontent à la surface du verre et/ou à sa proximité immédiate, et ce
de façon suffisante pour être exposés ultérieurement au contenu du récipient.
[0011] Or, les quantités d'alcali, bien qu'en général très petites, sont gênantes dans le
cas de flacons destinés à contenir des vaccins ou des principes actifs, qui doivent
rester purs.
[0012] En effet l'alcalinité peut causer des effets dangereux sur un produit pharmaceutique,
du fait de réactions inacceptables qui pourraient se produire entre la paroi du verre
et le produit.
[0013] On connaît déjà des moyens d'éviter ce genre d'inconvénients par l'utilisation de
dioxyde de soufre et/ou de difluoroéthane ou par traitement à chaud sur la ligne de
production des flacons en verre soit au soufre, soit au fluor.
[0014] Le sulfate de sodium généré par de tels traitements (voile blanc en surface interne
des flacons) est ensuite lavé à l'eau avant remplissage des récipients.
[0015] Ces procédés sont complexes, onéreux et difficiles à mettre en œuvre notamment du
fait de la manipulation de produits toxiques et/ou polluants.
[0016] Il est également connu (
EP 2 414 300) de recouvrir la paroi interne du flacon par une pellicule fine protectrice, obtenue
par aspersion du liquide de recouvrement avec une buse introduite verticalement dans
le récipient maintenu vertical et en rotation de l'un par rapport à l'autre.
[0017] Tous ces procédés présentent des inconvénients.
[0018] En particulier ils ne permettent pas une grande précision, notamment sur la forme
des contours de la zone de la surface à revêtir ou sur l'épaisseur de la couche de
revêtement.
[0019] Ainsi, dans le cas d'un axe de rotation vertical, des bavures dirigées vers le bas
apparaissent. On observe de plus un gradient d'épaisseur dans la couche de revêtement
croissant vers le bas dans le sens vertical ce qui rend la protection inégale.
[0020] Ces bavures et surépaisseurs sont notamment plus importantes à la jonction entre
parois verticale et horizontale et sont par exemple dues à la formation de gouttes
sous l'effet de la gravitation lors du séchage.
[0021] Cela entraîne un aspect esthétique dégradé des produits finaux, ce qui est gênant
voir rédhibitoire dans le domaine de la cosmétique de luxe.
[0022] Les solutions connues génèrent également des coûts car, pour garantir le bon recouvrement,
on augmente nécessairement les quantités de matériau et les temps corrélatifs de séchage.
[0023] De plus, pour des récipients de petite dimension, les surfaces sont difficiles à
atteindre avec une grande précision.
[0024] La présente invention vise à fournir un procédé, un dispositif et un flacon obtenu
par un tel procédé, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de
la pratique, notamment en ce qu'elle n'utilise pas de produits nocifs pour passiver
ou protéger la paroi interne du flacon, en ce qu'elle ne nécessite pas de traitement
agressif ni de rinçage obligatoire avant et/ou après utilisation et en ce qu'elle
autorise le traitement de tous types de récipients, en engendrant moins de casse ou
d'endommagement que dans l'art antérieur et en ce que la géométrie de la couche de
revêtement est obtenue avec une grande précision et une excellente régularité aussi
bien en épaisseur qu'en définition et/ou résolution du motif résultant.
[0025] Par plus grande précision on entend des valeurs déterminées à ± 100 nm en épaisseur
pour une couche et/ou en longueur pour un motif par exemple en couche fine.
[0026] Pour ce faire l'invention se propose de réduire et/ou de mieux maitriser la vitesse
de ruissellement et/ou d'écoulement du liquide de revêtement sur la paroi interne
qu'avec les procédés de l'art antérieur.
[0027] Elle propose ainsi notamment, une acquisition et un traitement des paramètres du
revêtement (épaisseur et largeur) de manière mieux régulée.
[0028] Un des objets de la présente invention est donc de mettre en œuvre ces paramètres
avec les avantages ci-dessus mentionnés et en palliant les inconvénients de l'art
antérieur.
[0029] Dans ce but, elle propose notamment un procédé de revêtement d'au moins une portion
de la surface interne d'un récipient allongé autour d'un axe Oz, propre à contenir
des produits biocompatibles avec l'homme et/ou l'animal, par un matériau liquide durcissable
de revêtement dans lequel on positionne le récipient sur un support avec lequel il
est rendu solidaire, on introduit dans le récipient un outil d'application du revêtement
et on appose le liquide de revêtement par l'outil sur au moins une portion de la surface
interne du récipient,
caractérisé en ce que,
- on incline le récipient d'un premier angle α déterminé par rapport à la verticale,
- on met en rotation relative le récipient par rapport à l'outil autour de l'axe Oz
à une première vitesse V déterminée, en le chauffant à une température déterminée,
- et on appose le matériau liquide de revêtement régulièrement sur la surface interne
du récipient de façon à obtenir un dépôt d'une épaisseur régulière, sensiblement identique,
en fonction des paramètres de viscosité η du liquide à la température déterminée,
de rugosité R de la partie de la surface du récipient, de l'angle α d'inclinaison,
de la vitesse V de rotation, et du débit D d'alimentation en matériau liquide.
[0030] La rotation relative peut provenir soit de la rotation du récipient, l'outil restant
fixe soit de la rotation de l'outil, le récipient restant fixe ou un mixte des deux.
[0031] Par matériau liquide durcissable on entend ici un matériau liquide contenant un solvant
dont il reste après évaporation une fraction résiduelle solide et résistante, de comportement
mécanique proche de celui du plastique ou du verre.
[0032] Le procédé selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit
ici permet ainsi d'obtenir une couche de forme régulière et d'épaisseur homogène,
de sorte que la résistance hydrolytique résultante du récipient soit suffisante pour
satisfaire les normes à la date du dépôt de la présente demande et correspondant aux
applications notamment pharmaceutiques envisagées.
[0033] Classiquement la résistance hydrolytique est mesurée avant traitement, et après traitement,
en déterminant la quantité d'oxyde de sodium et d'autres oxydes alcalins ou alcalino-terreux
relargués lors d'un traitement en autoclave à 121°C pendant 60 minutes, les mesures
étant par exemple ensuite effectuées de façon connue en elle-même par spectrométrie
de flamme.
[0034] Avec l'invention, on constate ainsi que des relargages ultérieurs notamment tels
que testés de façon standardisée en autoclave comme décrit ci-dessus, ne permettent
plus de mesurer des taux de relargages significatifs.
[0035] Dans des modes de réalisation avantageux, on a par ailleurs et/ou de plus recours
à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- l'angle α d'inclinaison du récipient est compris entre 25° et 75° ;
- l'angle α d'inclinaison du récipient est de 45°;
- on chauffe la portion de la surface interne à revêtir par un moyen de chauffe focalisé
sur ladite portion ;
- on chauffe la portion de la surface interne par un dispositif émetteur d'un faisceau
focalisé réfléchi sur un miroir orientable inséré dans le récipient ;
- l'outil est adapté pour être inclinable par rapport à l'axe de rotation du récipient
d'un second angle α compris entre 0° et 30°;
- l'outil est une buse d'aspersion du liquide de revêtement ;
- la buse est flexible ou comprend une portion d'extrémité recourbée ;
- l'outil est un moyen d'application du liquide par tamponnage ;
- le moyen d'application par tamponnage est un ballon agencé pour s'expandre entre un
premier état d'introduction dans le récipient et un second état d'application du liquide
de revêtement ;
- le moyen d'application par tamponnage comprend un réservoir d'alimentation en liquide
de revêtement agencé pour diffuser le liquide sur la surface externe dudit moyen d'application
;
- le procédé comprend une étape préliminaire de remplissage du récipient par du liquide
de revêtement et une étape d'expulsion du liquide par l'outil comprenant un injecteur
de gaz sous pression dans le récipient.
[0036] L'invention propose également un dispositif mettant en œuvre le procédé tel que décrit
ci-dessus.
[0037] L'invention propose aussi un dispositif de revêtement d'au moins une portion de la
surface interne d'un récipient allongé autour d'un axe Oz, propre à contenir des produits
biocompatibles avec l'homme et/ou l'animal, par un matériau liquide durcissable de
revêtement comprenant un support d'accueil du récipient solidaire du récipient, et
un outil d'application dudit liquide de revêtement sur au moins une portion de la
surface interne du récipient et des moyens d'alimentation du matériau liquide à un
débit D déterminé, caractérisé en ce que le support étant agencé pour incliner le
récipient d'un premier angle
α déterminé, le dispositif comprend des moyens de mise en rotation du récipient et/ou
de l'outil autour de l'axe Oz à une vitesse V déterminée, des moyens de chauffe à
une température déterminée du récipient, des moyens d'insertion de l'outil dans le
récipient, et en ce qu'il comprend des moyens de calcul agencés pour commander la
vitesse V des moyens de mise en rotation, le débit D d'alimentation du liquide, la
température déterminée et l'angle
α d'inclinaison du support, en fonction des paramètres de viscosité
η du liquide à ladite température déterminée et de la rugosité
R de la partie de la surface du récipient, de façon à déposer régulièrement une couche
d'une épaisseur identique ou sensiblement identique de matériau liquide de revêtement
sur la surface interne du récipient.
[0038] Avantageusement l'outil est une buse flexible et/ou recourbée.
[0039] Egalement avantageusement l'outil est un ballon extensible.
[0040] L'invention propose également un récipient obtenu par le procédé décrit ci-dessus.
[0041] Elle concerne aussi un récipient allongé autour d'un axe Oz comprenant une couche
de revêtement sur au moins une partie de sa surface interne, ladite couche étant en
un matériau durcissable, caractérisé en ce que la différence d'épaisseur de la couche
de revêtement en deux points quelconque de ladite couche de revêtement est inférieure
à 200 nm.
[0042] On notera qu'avec le procédé selon l'invention les récipients obtenus présentent
des propriétés améliorées de leur surface interne, en particulier de leurs propriétés
thermiquement isolantes, ainsi qu'une meilleure esthétique et de plus grandes capacités
de protection de leur contenu par rapport aux rayonnements Ultraviolet, du fait d'une
meilleure capacité de filtrage de leur paroi.
[0043] Il est ainsi possible de réaliser via la couche de revêtement, une fonction barrière
thermique et/ou aux rayonnements UV en plus de sa résistance au relargage.
[0044] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes
de réalisation donnés ci-après à titre d'exemples non limitatifs.
[0045] Elle est effectuée en référence aux figures qui l'accompagnent dans lesquelles :
La figure 1 montre schématiquement un dispositif de revêtement selon un premier mode
de réalisation de l'invention.
La figure 2 donne un organigramme des étapes du procédé selon le mode de réalisation
de l'invention plus particulièrement décrit ici.
La figure 3 est une vue latérale en coupe montrant l'introduction d'une buse d'aspersion
en spray dans un récipient, selon un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 4A et 4B montrent deux modes de réalisation de buses d'aspersion utilisables
avec l'invention.
Les figures 5A et 5B illustrent schématiquement en vue de dessus, un récipient et
une buse d'aspersion insérée dans ledit récipient, à deux instants de la rotation
du récipient selon un mode de réalisation de l'invention.
Les figures 6A et 6B sont quant-à-elles des vues schématiques en coupe latérale d'un
récipient équipé de moyens de tamponnage selon un autre mode de réalisation de l'invention,
respectivement dans un état contracté d'introduction et dans un état expansé.
Les figures 7A à 7D sont des vues latérales en coupe montrant les différentes étapes
d'application d'une couche de liquide de revêtement par tampon gonflable selon un
autre mode de réalisation de l'invention.
Les figures 8A et 8B sont des vues latérales en coupe d'un récipient respectivement
à l'état rempli de liquide de revêtement, puis recouvert d'une couche de liquide de
revêtement, après expulsion du liquide par injection de gaz, selon un autre mode de
réalisation de l'invention.
Les figures 9A à 9C montrent en coupe latérale des récipients équipés de moyens de
cuisson de la couche de revêtement, selon trois modes de réalisation de l'invention.
La figure 10 montre schématiquement une portion de paroi de récipient recouvert par
une couche de protection selon l'invention, permettant d'illustrer la précision obtenue
sur l'épaisseur de la couche de liquide de revêtement selon l'invention.
La figure 11 montre un ensemble de courbes correspondant chacune à un mode de réalisation
de loi de commande selon l'invention.
[0046] La figure 1 montre un dispositif 1 de revêtement d'au moins une portion de la surface
2 interne d'un récipient 3, selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement
décrit ici.
[0047] Le récipient 3 est par exemple un flacon cylindrique en verre allongé autour d'un
axe Oz. Il comporte à l'une de ses extrémités 4 (extrémité haute dans le cas de la
figure 1), une ouverture 5 en goulot. L'ouverture 5 du goulot comprend un col 6 de
diamètre plus petit que celui du récipient au flacon.
[0048] Le récipient 3 est propre à contenir des produits biocompatibles avec l'homme et/ou
l'animal c'est à dire compatibles avec une ingestion et/ou une application sur le
corps humain ou animal.
[0049] Le dispositif 1 comprend un support 8 du récipient 3 (en trait mixte sur la figure),
comprenant par exemple une mâchoire 9 de rétention en forme de coupelle ou de U dont
les branches 9', 9" enserrent le culot du récipient 3 fixés par des vis 10 latérales.
[0050] Des moyens 11 de mise en rotation du récipient 3 autour de son axe Oz à une vitesse
V déterminée sont prévus. La vitesse V peut être constante ou variable et régulée.
Plus précisément les moyens 11 comprennent par exemple une barre 12 rotative d'entrainement
du support 8 s'étendant suivant l'axe Oz et un moteur 13 d'entrainement de façon connue
en elle-même.
[0051] L'ensemble barre 12, support 8 et récipient 3 est monté sur un bâti B (également
symbolisé en trait mixte sur la figure 1) et est inclinable par rapport à l'horizontale
d'un premier angle α par exemple via une rotule à cliquet mobile en rotation autour
d'un axe perpendiculaire à l'axe Oz.
[0052] L'inclinaison α est réglable entre 20° et 80°, par exemple fixée ici à 45°.
[0053] Elle est commandable manuellement ou asservie à un système de mise en rotation à
un angle calculé et ce par des moyens connus en eux-mêmes.
[0054] Du côté du goulot du récipient 3 sont montés sur bâti B des moyens 14 d'insertion
d'un outil 15 à l'intérieur du récipient 3.
[0055] Les moyens 14 comprennent une tige ou tube 16 longitudinal relié à son extrémité
à des moyens D de déplacement longitudinal tel qu'un vérin.
[0056] L'action du vérin, solidaire de l'outil 15 translate celui-ci d'une position initiale
extérieure au récipient 3 à une position de fonctionnement interne au récipient 3
selon l'axe Oz.
[0057] Il permet ainsi une descente progressive continue ou par palier de l'outil 15 d'application
du liquide de revêtement sur la surface 2 interne du récipient 3.
[0058] Dans le mode de réalisation de la figure 1 l'outil 15 est donc formé du tube 16 muni
d'une buse d'aspersion 17 à son extrémité distale 18.
[0059] La buse engendre une vaporisation selon un angle solide de dispersion déterminé dépendant
de la pression et de la vitesse d'éjection commandée de façon connue en elle-même.
[0060] Le tube 16 est relié, à son extrémité opposée à un système 19 de distribution de
liquide de revêtement à asperger comprenant des moyens 20 d'alimentation par pompe
doseuse en matériau liquide à un débit D déterminé.
[0061] Le système 19 comprend de plus un réservoir 21 de liquide et des moyens 22 de circulation
du liquide (pompe doseuse) agencés pour réguler le débit D du liquide via un calculateur
23 qui comme on va le voir ci-après, commande également les autres actionneurs mis
en œuvre dans le dispositif.
[0062] Le liquide de revêtement est un matériau liquide durcissable de revêtement par exemple
celui obtenu par un procédé connu sous la dénomination SOL-GEL.
[0063] Le procédé SOL-GEL comprend une étape de synthèse effectuée à partir d'alcoolates
de formule M(OR)
n, où M est un métal ou le silicium, et R un groupement organique alkyle C
nH
2n+1 dissoud dans un solvant usuel.
[0064] Le dispositif 1 comprend également des moyens 24 de chauffe du récipient connus en
eux-mêmes permettant l'élévation de la température d'une partie de la surface 2 interne
du récipient 3 jusqu'à un seuil de température déterminé. Plus précisément l'échauffement
de la surface 2 interne s'effectue par radiation directe à partir de résistance chauffante
25 disposées à l'extérieur du récipient ou par diffusion autour de la paroi du récipient
disposée en contact par exemple avec une moufle de chauffage (non représentée).
[0065] Dans un mode de réalisation le récipient 3 et la résistance 25 sont sensiblement
confinés dans une même enceinte 27 de sorte à former un four pour un échauffement
homogène du récipient.
[0066] Le dispositif 1 comprend également un ordinateur 28 de commande numérique comprenant
le calculateur 23.
[0067] Ceux-ci sont connectés via un bus de données 29 et de façon connue en elle-même,
aux actionneurs du dispositif 1, à savoir à ceux de la mâchoire 9 de rétention du
récipient 3, c'est à dire du moteur 13 d'actionnement en rotation et de positionnement
de l'inclinaison du récipient 3, à ceux des moyens 14 d'insertion de l'outil 15 dans
le récipient 3 (vérin), ainsi qu'à ceux des moyens 19, 20, de circulation/alimentation
en liquide (pompe, vanne, buse) et des moyens 24 de chauffe (résistances électriques
25).
[0068] Le calculateur 23 est agencé pour calculer à partir des différentes consignes imposées,
une loi de commande de chacun des actionneurs et les commander en conséquence.
[0069] La loi de commande sera détaillée par la suite, notamment en référence à la figure
11.
[0070] Le calculateur 23 est ainsi agencé pour commander la vitesse V du moteur 13, le débit
D d'alimentation du liquide, et la température de chauffe déterminée en fonction de
l'angle α d'inclinaison du support, des paramètres de viscosité η du liquide à ladite
température déterminée et de la rugosité R de la partie de la surface 2 du récipient
3, de sorte à déposer régulièrement une couche d'une épaisseur identique ou sensiblement
identique de matériau liquide de revêtement sur la surface 2 interne du récipient
3.
[0071] Pour ce faire, le calculateur 23 comprend une mémoire non volatile réinscriptible
(non représentée) et est agencé pour traiter numériquement les données introduites
par l'opérateur au moment du traitement et/ou pour tenir compte de données préinscrites
(dans ladite mémoire).
[0072] Par exemple la mémoire comprend des données préinscrites organisées en table à savoir
:
- une table de modélisation numérique de la géométrie des récipients à traiter,
- une table des données de modélisation géométrique d'un motif de revêtement de la face
interne du récipient 3 (épaisseur de la couche, épaisseur du trait, motif,...),
- une table associant une valeur de viscosités η à une solution de matériaux de revêtement
déterminée à différentes températures éventuellement selon le fournisseur,
- une table de vitesse d'écoulement le long de la paroi interne du récipient 3 du liquide
de revêtement pour une rugosité de la paroi déterminée, à différentes viscosités η,
à différentes vitesses de rotation et pour différents angles d'inclinaison.
- une table de temps de traitement en fonction de la température, du liquide de revêtement,
et de l'épaisseur de la couche de revêtement souhaitée.
[0073] Alternativement, certaines ou toutes les données préinscrites peuvent être mesurées
plutôt que mémorisées, par exemple par l'utilisation de moyens capteur (température,
pression etc ...), de moyens de capture d'images, tels qu'une caméra CCD 30 associé
au traitement informatique adapté de façon connue en soi de l'homme du métier.
[0074] Dans la suite de la description les mêmes numéros de références seront utilisés pour
décrire des éléments identiques ou similaires.
[0075] La figure 2 montre les étapes du procédé de revêtement selon un autre mode de réalisation
de l'invention.
[0076] Le procédé comprend une étape préliminaire et facultative (non représenté) de passivation
de la face interne du récipient 3.
[0077] Dans un mode de réalisation la passivation s'opère par remplissage en liquide aqueux
d'extraction, par exemple en eau de qualité R1 puis vidage après un temps déterminé.
[0078] Dans un autre mode de réalisation le récipient 3 est placé en étuve pendant un temps
d'au moins trois heures à une température déterminée de plus de 120°. Cette opération
est par exemple réitérée deux fois.
[0079] Cette étape, réduit la quantité d'ions relargués dans le contenu du récipient, notamment
lorsque la couche de revêtement ne recouvre pas l'intégralité ou la plus grande part
de la surface 2 interne. Elle prépare également la face 2 interne pour l'adhésion
de la couche de revêtement.
[0080] Après cette étape facultative, le procédé comprend une première étape 31 d'approvisionnement
et de fixation d'au moins un récipient 3 sur le support 8.
[0081] Lors de cette étape des paramètres sont également introduits par l'opérateur dans
le calculateur 23.
[0082] Ces paramètres sont notamment, la typologie géométrique du récipient 3, la rugosité
de sa paroi interne, la viscosité η du matériau liquide de recouvrement, le motif
de la surface 2 à revêtir et l'épaisseur de la couche de revêtement souhaitée.
[0083] On passe ensuite à l'étape 32, où le récipient 3 est incliné d'un angle
α, en commandant automatiquement cette inclinaison par introduction dans l'ordinateur
de la valeur
α recherchée et/ou calculée.
[0084] Dans l'étape suivante 33 le vérin 17 est commandé pour déplacer l'outil 15 d'une
position initiale générale (position complètement relevée en dehors du récipient 3)
à une position initiale de revêtement, c'est-à-dire une position introduite dans le
récipient 3. Le début du parcours de la buse 15 pour le revêtement est alors initié.
[0085] Dans l'étape 34, le support 8 et/ou le récipient 3 sont mis en rotation autour de
l'axe Oz à une vitesse V. La vitesse V de rotation est variable et comprise par exemple
entre 1,5 rad/s et 20 rad/s par exemple comprise entre 8 rad/s et 12 rad/s.
[0086] Alternativement l'introduction de l'outil 15 peut être réalisée avant l'inclinaison
ou après l'étape suivante de mise en rotation du récipient.
[0087] Au cours de l'étape 35 on approche les résistances en regard de la surface externe
du récipient 3 et on la chauffe à une température T contrôlable et comprise entre
125°C et 250°C, par exemple comprise entre 160°C et 200°C.
[0088] Alternativement, le support 8 et le récipient 3 ont été placés dans l'enceinte 27
ou four.
[0089] Le calculateur 23 détermine alors en fonction des paramètres introduits le débit
D de gel initial ainsi que la position relative de l'outil 15 par rapport au récipient
avec contrôle par la caméra 30, par exemple.
[0090] Le matériau liquide de revêtement est alors (étape 36) régulièrement apposé sur la
surface 2 interne du récipient 3 de façon à obtenir un dépôt d'une épaisseur régulière,
sensiblement identique à l'endroit choisi.
[0091] On notera que le débit D du produit est compris entre 1 ml/mn et 20 ml/mn, par exemple
compris entre 1 ml/mn et 3 ml/mn.
[0092] Un test (test 37) est alors effectué sur l'achèvement ou non du revêtement, et/ou
du dessin et/ou du motif recherché sur la surface interne.
[0093] Pendant le recouvrement les paramètres sont régulés (étape 38) en fonction de la
loi de commande et recalculés en continu.
[0094] L'étape d'apposition de la couche de revêtement peut être réitérée un nombre
n déterminé de fois, par exemple trois fois notamment pour revêtir des motifs disjoints
et/ou pour changer de matériau de recouvrement.
[0095] L'ensemble des étapes 31 à 37 peut également être réitéré un nombre n de fois (test
39), notamment pour l'apposition d'une couche d'un second matériau.
[0096] Le nombre
n est par exemple supérieur ou égal à deux, par exemple supérieur ou égal à trois.
[0097] La figure 3 montre l'introduction d'un outil 40 selon un autre mode de réalisation
de l'invention.
[0098] L'outil, sensiblement longitudinal, est ici introduit verticalement dans le récipient
3 par l'ouverture 5 du goulot, l'axe 41 du tube 16 de l'outil 15 formant alors un
angle
α de 30° avec l'axe Oz d'inclinaison du récipient 3.
[0099] L'angle
α est un angle inférieur à 45°, l'inclinaison permettant par exemple de rendre la jonction
entre les parois verticale 42 et horizontale 43 du récipient 3 et/ou les coins 44
de celui-ci, plus accessibles à l'outil 15.
[0100] Dans l'illustration de la figure 3, l'outil 15 comprend une buse d'aspersion 17 du
liquide de revêtement, le coin 44 étant au droit de l'outil 15 et dès lors propre
à être aspergé par un jet 45 vertical. Le revêtement du coin 44 du récipient 3 peut
donc être mieux maitrisé.
[0101] Les figures 4A et 4B représentent respectivement une buse 46 à l'extrémité recourbée
47 du tube 16, à aspersion inclinée par rapport à l'axe 41 du tube, et une buse 48
à aspersion radiale perpendiculairement à l'axe du tube.
[0102] L'extrémité 47 du tube 16 peut être flexible ou rigide, le recourbement rendant par
ailleurs plus atteignables au jet d'aspersion les zones peu accessibles.
[0103] Dans un autre mode de réalisation selon l'invention représenté en vue de dessus sur
les figures 5A et 5B, le support 8 d'accueil du récipient 3 et le récipient 3 et/ou
l'outil 15 peuvent être mis en mouvement relatif dans le plan horizontal.
[0104] Ce mouvement peut être réalisé par mouvement du bâti B de support 8 et/ou par mouvement
du vérin d'insertion de l'outil 15.
[0105] Le mouvement dans le plan horizontal est commandable et contrôlable par le calculateur
23.
[0106] Plus précisément sur la figure 5A, le tube 16 d'aspersion du type décrit en référence
à la figure 4B est descendu dans le récipient suivant l'axe Oz, puis subi une rotation
relative (flèche 50) avec le flacon (i.e. le flacon ou le tube tourne).
[0107] Le débit D de la buse est ici contrôlé de sorte que la variation du débit D compense,
pour un angle solide 51 d'aspersion de la buse déterminé, la distance variable de
la paroi à la buse.
[0108] En d'autres termes la quantité de liquide aspergée par unité de surface est adaptée
pour simuler une distance sensiblement constante.
[0109] Pour ce faire, et par exemple, les moyens 30 d'imagerie (cf. figure 1) acquièrent
en permanence la distance buse/paroi et la transmettent au calculateur pour régulation
du débit D.
[0110] Sur la figure 5B, la compensation de la distance entre tube 16 et buse correspondante
et paroi 42 est réalisée par le mouvement relatif (flèche 52) dans le plan horizontal
de la buse par rapport au récipient. Plus précisément le tube 16 n'est plus coaxiale
mais décalée et en mouvement parallèlement à l'axe Oz. Dans ce mode de réalisation
la distance entre buse et paroi est alors le paramètre qui s'adapte et le débit D
peut alors rester sensiblement constant.
[0111] Par sensiblement on entend ici une variation inférieure à 10% du débit nominal d'aspersion.
[0112] Les modes de réalisation selon l'invention décrits en correspondance des figures
5A et 5B sont combinables.
[0113] Les figures 6A et 6B montrent deux étapes successives d'utilisation d'un outil 15'
selon un autre mode de réalisation de l'invention utilisant des moyens d'application
en forme de tampon 53.
[0114] Le tampon peut par exemple être formé par une pièce parallélépipédique expansible
(flèche 54) entre un volume rétracté (figure 6A) permettant son introduction dans
le récipient et un volume expansé (figure 6B) d'application. Il est recouvert d'une
couche 55 de liquide et de transfert de celui-ci par mise en pression sur la paroi
42 en vis à vis.
[0115] L'application peut se faire par rotation autour d'un axe parallèle décentré par rapport
à l'axe Oz du récipient 3, ou encore avec un angle par rapport à l'axe OZ.
[0116] De cette manière la couche 55 de la pièce 53 entre en contact sur la paroi 2 interne
du récipient 3 et
y dépose le matériau de revêtement.
[0117] Dans un mode de réalisation le tampon est cylindrique et lui-même également mobile
en rotation, ce qui lui permet de mieux frotter sur la surface interne du récipient
lors de la rotation relative de l'outil et du récipient pour déposer le liquide sur
la surface interne de celui-ci.
[0118] La couche 55 des moyens 53 d'absorption de liquide fonctionne soit par imprégnation
préalable au transfert soit via le réservoir 21 d'alimentation en continu, en liquide
de revêtement, agencé pour diffuser le liquide sur la surface 45 externe de la couche
55 de façon connue en elle-même.
[0119] Les figures 7A à 7D montrent les étapes de mise en œuvre d'un autre mode de réalisation
du système d'imprégnation.
[0120] Dans ces modes de réalisation le moyen d'application par tamponnage 56 est un ballon
oblong 57, extensible, agencé pour s'expandre entre un premier état d'introduction
dans le récipient 3 (figure 7A) et un second état d'application du liquide de revêtement
(figure 7D).
[0121] Dans le mode de réalisation de la figure 7B, le ballon 58 est introduit dégonflé
après qu'une quantité 59 de matériau de revêtement ait été introduite dans le fond
du récipient 3.
[0122] Le ballon 58 est ensuite gonflé à l'intérieur et la pression du ballon sur la paroi
2 interne du récipient 3, qui épouse alors la forme intérieure du récipient, fait
remonter par pression et capillarité le matériau 59 le long de la face interne des
parois 2.
[0123] Dans un autre mode de réalisation représenté sur la figure 7C, le ballon 59 comprend
une membrane poreuse pour les liquides et/ou comporte des canaux capillaires 60 superficiels
d'amenée du liquide sur sa surface externe agencé pour
y diffuser le liquide.
[0124] Le ballon 59 est donc partiellement recouvert de matériau préalablement au moment
de le gonfler pour appliquer le liquide sur la paroi 2 interne.
[0125] Sur les figures 8A et 8B on a montré un autre mode de réalisation d'imprégnation.
[0126] Le récipient 61 est avantageusement cylindrique, de forme allongée (tubulaire ou
de petit diamètre d par rapport à sa hauteur h, i.e. avantageusement d < h/10 et par
exemple de diamètre maximal inférieur à 20 mm, par exemple 10 mm).
[0127] Une première étape de remplissage (cf. figure 8A) du récipient en biais 61 avec le
liquide 62 jusqu'à un niveau seuil est prévue. Une deuxième étape d'expulsion du liquide
du récipient (cf. figure 8B) après imprégnation est réalisée à la fin par l'outil.
[0128] L'outil 62 est un injecteur de gaz 63 par exemple à air sous pression. Il est placé
au droit de l'ouverture du récipient 61 et à une distance de quelques millimètres
de celle-ci (par exemple 5mm).
[0129] Le gaz est violemment injecté en 64 sous haute pression, par exemple compris entre
1,5 et 10 bar.
[0130] Sous l'effet du jet de gaz, le liquide 62 en excédant (c'est-à-dire non utile à la
formation de la couche 63 de matériau) est expulsé hors du récipient qui tourne.
[0131] Dans ce mode de réalisation les données de pression et de durée de l'injection sont
préinscrites dans la mémoire de l'ordinateur, de sorte que le calculateur 23 détermine
les paramètres nécessaires à l'adhésion de la couche 63.
[0132] La viscosité η, la vitesse V de rotation et la rugosité de la paroi déterminent les
temps d'application pour autoriser une bonne adhésion de la couche 63 ainsi que les
conditions de séchage suffisantes (temps et température).
[0133] Ce mode de réalisation est notamment intéressant lorsque l'on recherche le revêtement
complet de la surface 2 interne du récipient 61.
[0134] Sur les figures 9A à 9C on a représenté schématiquement trois modes de chauffe de
la partie de la paroi.
[0135] La figure 9A montre des moyens 24 de chauffe de la paroi 2 interne, via un émetteur
66 d'un faisceau focalisé 67. Un tel émetteur est par exemple une source infrarouge
projetée ou un laser au CO2.
[0136] L'émetteur 66 est en regard de la surface 68 externe de la paroi du récipient. La
chaleur est alors soit diffusée par le milieu constitutif de la paroi du récipient
3 et augmente alors la température de la surface 2 interne de ladite paroi, soit selon
la longueur d'onde choisie traverse le matériau constitutif de la paroi et vient directement
exciter la couche 68 de liquide durcissable apposée.
[0137] Un autre mode de réalisation de l'invention est présenté sur la figure 9B. Ici un
émetteur 69, par exemple semblable à celui de la figure 9A, est directement introduit
dans le récipient 3. Le faisceau infrarouge (IR) ou le faisceau laser 70 vient alors
directement exciter et échauffer la zone de la surface 2 interne revêtue de la couche
68 de liquide.
[0138] La figure 9C est similaire à la figure 9B mais montre un faisceau 71 réfléchi par
un miroir 72 orientable inséré dans le récipient 3 et fixé par exemple sur le tube
16 de l'outil.
[0139] Dans un mode particulier de réalisation, il est possible, en même temps que l'application
de la couche 68 par un moyen d'aspersion 15 du type décrit ci-avant, de figer le liquide
par cuisson/chauffage au laser comme décrit ci-dessus) et donc de réduire ainsi les
coulures et/ou bavures en solidifiant le matériau aspergé très rapidement après son
éjection de l'outil 15 et son application sur la paroi.
[0140] Sur la figure 10 est représentée une portion 73 de paroi et de la couche de revêtement
correspondante obtenue par le dispositif 1 selon l'invention.
[0141] La couche 74 comprend des différences d'épaisseurs (e1...e11).
[0142] Ces différences d'épaisseurs sont par exemple dues au défaut de surface de la paroi.
[0143] Avec l'utilisation d'un procédé et/ou d'un dispositif 1 selon l'invention, la différence
(e1 - e11) d'épaisseur de la couche 74 de revêtement en deux points (e1...e11) quelconques
de ladite couche de revêtement est inférieure à 1µm, par exemple inférieure à 0.5µm.
[0144] Plus précisément en considérant pour la portion de surface considérée un échantillonnage
de l'épaisseur de la couche, la différence d'épaisseur considérée entre la valeur
la plus faible (e11) dudit l'échantillonnage et la valeur la plus élevée (e1) est
inférieure à une valeur seuil S (S ≤ 0.2µm).
[0145] Par échantillonnage on entend ici une collection (e1...e11) de données représentatives
de l'épaisseur mesurée à intervalle géométrique déterminé, par exemple régulier, le
long d'au moins un trajet défini à la surface de la couche 74 de revêtement.
[0146] On va maintenant décrire des exemples de réalisation de loi de commande pour revêtement
avec un dispositif selon la figure 1, en faisant référence à la figure 11.
[0147] Celle-ci montre en l'espèce sept exemples de courbes de réalisation de loi de commande
applicables à des récipients correspondants 58, 59, 60, 61, 62.
[0148] Les premières courbes C
1, et C
1,2 ; C
2,1 et C
2,2 correspondent à des commandes de vitesse de rotation relatives entre buse et récipient
à pression d'injection constante, permettant d'obtenir un dépôt homogène sur les parois
internes respectivement des récipients 58 (C
1,1 et C
1,2), 59 (C
2,1) et 60 (C
2,2) par le biais d'une buse 64 introduite par les goulots 63 pour générer un jet 65.
[0149] Les trois courbes suivantes D
1,1 et D
1,2 ; D
2 correspondent à des commandes de pression d'injection par la buse, à vitesse constante,
pour des débits D d'aspersion et ce respectivement pour les récipients 60 (D
1,1), 61 (D
1,2) et 62 (D
2).
[0150] Plus précisément les courbes montrent l'évolution de la vitesse V ou de la pression
de débit D (en ordonnée) en fonction de la position angulaire (en abscisse) du récipient
par rapport au jet 65 d'aspersion de la buse 64 sur un tour complet du récipient (Flèche
66).
[0151] Dans tous les modes de réalisation auxquels correspondent lesdites courbes, le récipient
58, 59, 60, 61, 62 est parallélépipédique et sensiblement de section 67, 68, 69, 70,
71 intérieure rectangulaire, constante ou non.
[0152] La buse 64 est introduite dans le récipient 58, 59, 60, 61, 62 de manière centrée
par rapport aux parois internes 72, 73 du récipient.
[0153] Par centrée on entend positionnée sur l'isobarycentre de la section 67, 68, 69, 70,
71 intérieure du récipient à la hauteur considérée d'introduction de la buse 64.
[0154] La buse 64 comprend une ouverture pour l'expulsion d'un jet 65 d'aspersion en liquide
de revêtement, le jet étant de forme sensiblement conique.
[0155] Dans la position initiale d'introduction de la buse 64, le jet 65 d'aspersion atteint
un coin du récipient 58, 59, 60, 61, 62 et la direction de la hauteur du cône du jet
65 correspond à l'angle 0°.
[0156] Le balayage angulaire de la buse 64 et/ou du récipient 58, 59, 60, 61, 62 décrit
les plages angulaires de 0° à 30° P1, de 30° à 180° P2, de 180° à 210° P3 et de 210°
à 360° P4, qui correspondent au balayage des segments 72 de largeurs de la section
67, 68, 69, 70, 71 intérieure rectangulaire pour P1 et P3, et des segments 73 de longueurs
de la section 67, 68, 69, 70, 71 intérieure pour P2 etP4.
[0157] Dans le mode de réalisation correspondant aux courbes C
1,1 et C
1,2, la section du récipient 58 est strictement rectangulaire et le volume intérieur
du récipient présente alors au jet 65 de la buse 64 des parois 72, 73 planes.
[0158] Les premières courbes de vitesse C
1,1 et C
1,2 suivent des courbes formées par palier entre deux valeurs déterminées de vitesse
respectivement V1 ; V2 et V1' ; V2', avec V1 et V1' inférieure respectivement à V2
et V2' correspondantes à chacune des parois internes.
[0159] La vitesse est donc constante sur une plage angulaire donnée.
[0160] La vitesse est égale à V1 (respectivement V1') sur la première plage P1 correspondant
à un petit côté, V2 (respectivement V2') sur la deuxième P2 correspondant à un grand
côté, V1 (respectivement V1') sur la troisième P3 (petit côté) et V2 (respectivement
V2') sur la quatrième P4 (grand côté) .
[0161] Les variations en vitesse de rotation de la buse 64, en suivant les vitesses V de
rotation des courbes C
1,1 ou C
1,2, compensent ainsi les variations de distance entre la buse 64 et les parois 72, 73
lors de la rotation de la section 67, 68, 69, 70, 71 intérieure rectangulaire du récipient
58, 59, 60, 61, 62.
[0162] Dans le mode de réalisation correspondant aux courbes C
2,1 et C
2,2, la section intérieure 68, 69 du récipient 59, 60 est ici sensiblement rectangulaire
et présente des côtés 72, 73 bombés, par exemple les côtés de la section sont convexes
vers l'intérieur du récipient de sommet 74, 75, ou les parois internes du récipient
présentent des ondulations 76.
[0163] Ici, les vitesses V suivent sur chaque plage angulaire P1 à P4, une courbe triangulaire
ascendante, c'est-à-dire un premier segment de courbe 77, 78, 79, 80 (respectivement
77', 78', 79', 80') de pente croissante jusqu'à un pic 81, 82 (respectivement 81',
82') sensiblement à la moitié de la plage considérée, 83, (environ 15°), 84 (environ
105°), 85 (environ 195°) et 86 (environ 285°) et un deuxième segment de courbe 87,
88, 89, 90 (respectivement 87', 88', 89', 90') de pente décroissante jusqu'à la fin
de la plage considérée.
[0164] Les pics 81, 82 (respectivement 81', 82') ont une abscisse qui correspond pour la
buse à la position angulaire dans laquelle le jet est en direction d'un sommet 74,
75 des sections 68, 70, 71 convexes.
[0165] Le point de départ (angle 0°) des courbes C
2,1 et C
2,2 correspond à une vitesse déterminée V1 (ou V1'), le sommet 81, 81' de la première
plage P1 correspondant à une vitesse déterminée V2 (ou V2'), et le sommet 82, 82'
de la deuxième plage P2 correspondant à une vitesse déterminée V3 (ou V3').
[0166] La première plage angulaire P1 est identique à la troisième P3 et la deuxième P2
est identique à la quatrième P4, et V1 < V2 < V3 ou V1' < V2' < V3').
[0167] Dans ce mode de réalisation, l'accélération de la rotation de la buse permet de compenser
le caractère bombé de la paroi et/ou la différence de distance buse/parois entre l'aspersion
du coin et l'aspersion du milieu de la paroi, en balayant plus vite les surfaces les
plus proches de la buse.
[0168] Par exemple la vitesse de balayage autour de chaque sommet 81, 82 correspond au maxima
de vitesse V2 ou V3 sur la plage angulaire considérée.
[0169] En référence aux courbes de pression de débit D
1,1 et D
1,2, le récipient est ici le même ou sensiblement le même que celui correspondant aux
modes de réalisation des courbes de vitesse C
2,1 et C
2,2.
[0170] Les courbes de débit D
1,1 et D
1,2 de pression du débit D sont de forme symétrique par rapport à un axe suivant l'abscisse
aux courbes de vitesse respectivement C
2,1 et C
2,2.
[0171] Plus précisément, sur chaque plage angulaire P1 à P4, la pression du débit D d'aspersion
suit une courbe triangulaire descendante, c'est-à-dire un premier segment 91, 92,
93, 94 (respectivement 91', 92', 93', 94') de courbe en pente décroissante jusqu'à
sensiblement la moitié 83, 84 de la plage considérée et un deuxième segment 95, 96,
97, 98 (respectivement 95', 96', 97', 98') de pente croissante jusqu'à la fin de ladite
plage.
[0172] Le débit initial est D1 (ou D1'), le débit minimal sur les première P1 et troisième
P3 plages angulaires est de D2 (ou D2') et sur les deuxième P2 et quatrième P4 plages
est de D3 (ou D3') avec D1 > D2 > D3 (ou D1' > D2' > D3').
[0173] Dans le mode de réalisation représenté sur la courbe de débit D
2, la commande du débit D correspond à une commande tout ou rien, i.e. entre un débit
D1 et un débit nul.
[0174] La commande s'effectue donc par échelon ou pulse de rapport cyclique déterminé.
[0175] Sur chaque plage angulaire P1 à P4, lorsque l'angle de rotation de la buse 64 est
sensiblement celui de la moitié de la plage 83, 84, et que la buse est donc à la distance
minimale entre elle et la paroi aspergée, l'aspersion est coupée (stoppée) par échelon
ou pulse.
[0176] Les coupures et/ou pulses sont sensiblement centrés autour de la moitié de chaque
plage 83, 84, et symétriques par rapport à elle.
[0177] Deux pulses de coupure sont symétriquement répartis pour les première P1 et troisième
P3 plages angulaires et cinq pour les deuxième P2 et quatrième P4 plages.
[0178] De cette manière, le débit moyen est adapté à la géométrie de la paroi du récipient
en regard de la buse.
[0179] Les courbes représentées sur la figure 11 sont définies par segments mais pourraient
être définie par section courbées par exemple suivant une portion de forme sinusoïdale
ou polynomiale.
[0180] Dans les modes de réalisation plus particulièrement décrit ici, elles sont de plus
périodiques de période 180°, ce qui correspond à la symétrie théorique de la section
interne rectangulaire du récipient.
[0181] Le choix entre les différentes courbes de loi de commande peut s'effectuer de manière
fixe ou a priori et avant l'opération de recouvrement, ou être adapté pendant celle-ci
à chaque nouvelle section.
[0182] Par exemple dans un mode de réalisation, un capteur, par exemple optique tel qu'une
caméra à haute définition, acquiert une image en deux ou trois dimensions de la surface
interne et la transmets aux moyens de calcul.
[0183] Une telle mesure peut s'effectuer sur chaque flacon ou par lot homogène de flacons.
[0184] Les moyens de calcul choisissent alors pour chaque section le profil de courbe et/ou
les valeurs caractéristiques de chaque courbe (les vitesses initiales, la vitesse
et le nombre et les positions des pics, ...) .
[0185] Chaque courbe de vitesse ou de pression du débit représente à elle seule une loi
de commande mais elle peut également être associée l'une à l'autre pour former un
autre mode de réalisation de loi de commande.
[0186] Par exemple, il peut être recherché de compenser les difformités de la conformation
particulière de la paroi et/ou ses imperfections géométriques entraînant une différence
de distance entre la buse et la paroi ou coin à asperger, en faisant évoluer simultanément
vitesse et pression du débit.
[0187] Par exemple l'évolution des deux courbes peut être réalisée de manière opposée. Cette
symétrie de comportement permet d'avoir une aspersion homogène en quantité sur la
surface.
[0188] Les vitesses V1, V2 et V3 (et V1', V2' et V3'), les débits D1, D2, D3 (et D1', D2',
D3') et les rapports cycliques sont constants ou variables et ajustés ou recalculés
par exemple à chaque descente de la buse et à chaque nouvelle section horizontale
correspondante.
[0189] La viscosité η, la température T de la surface du récipient, la rugosité R, et les
angles inclinaisons α du flacon et de la buse par rapport au flacon interviennent
par exemple dans ce mode de réalisation pour la définition des valeurs de vitesse
initiale et la valeur des pics, des débits D et des rapports cycliques.
[0190] Les valeurs de viscosité η, température T de la surface du récipient, rugosité R,
et angle d'inclinaison α1 et α2, suivent par exemple des courbes affines d'influence
des valeurs de vitesse de rotation et/ou de débit, par exemple :
Pour la viscosité η, plus elle est importante, plus les vitesses V1 à V3 sont également
importantes et plus les pressions de débit D1 à D3 sont grandes et/ou le rapport cyclique
faible et la fréquence élevée.
[0191] Pour la température T et la rugosité R, l'influence sur les vitesses V, débit D et
rapport cyclique est la même que par rapport à la viscosité η.
[0192] Pour les inclinaisons, l'influence est l'inverse de celle de la viscosité η.
[0193] Bien évidemment, on ne sort pas de l'invention en définissant un nombre différent
de plages angulaires, et/ou de sommets des triangles par exemple pour s'adapter à
la géométrie de la section du récipient.
[0194] Comme il va de soi et comme il résulte également de ce qui précède, la présente invention
n'est pas limitée aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en
embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celles où l'outil est un pinceau
à poil rétractables ou non, avec réservoir de liquide ou non, celles ou l'outil comprend
un partie d'application et un partie absorbante du type buvard pour l'excédent, celles
où le récipient 3 est orienté avec l'ouverture 5 vers le bas, celles où plusieurs
récipients sont traités en même temps, celles où le récipient 3 est dans un autre
matériau que le verre tel que le plastique, le métal comme l'aluminium ou la céramique.