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WO 2013/017739
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Procédé de traitement d'un article en verre creux
comportant un revêtement et installation pour mettre en
uvre le procédé.
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne un procédé de traitement d'un
article en verre creux comportant un revêtement. Elle
concerne également un procédé de décoration d'un tel
article et une installation pour la mise en uvre du
procédé de traitement.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les domaines de l'industrie alimentaire et de
l'industrie cosmétique utilisent depuis longtemps des
W articles en verre creux, tels que des flacons pour
contenir en particulier des liquides tels que des
boissons alcoolisées ou non, des lotions, des crèmes ou
des parfums. Le terme de flacon désigne ici de manière
générique des contenants en verre tels que les pots, les
gobelets, les carafes et les bouteilles. Il est fréquent
d'appliquer sur de tels articles en verre des impressions
afin de donner des informations et de réaliser des
décorations. On applique aussi des revêtements sur des
surfaces larges afin de conférer des propriétés
fonctionnelles particulières ou de modifier l'aspect
esthétique de l'article. Dans le cas des impressions, on
utilise typiquement des techniques de sérigraphie, de
transfert telles que la décalcomanie ou la tampographie.
Dans le cas de revêtements larges, de la matière est
déposée en film mince par pulvérisation. Dans les deux
cas, les revêtements sont composés par exemple par des
encres, des peintures ou des vernis à base de résines
organiques. Les résines polymérisent une fois appliquées
sur le flacon, par exemple par exposition à la chaleur ou
aux rayonnements ultraviolets ou après séchage physique.
Certaines résines sont sensibles à la fois à la chaleur
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et aux rayonnements ultraviolets. Les résines peuvent
être de nature époxy, acrylique ou polyuréthane.
Les revêtements peuvent également être non
organiques, tels que de l'émail. Un tel revêtement est
appliqué sous la forme d'une pâte contenant les minéraux
sous forme de fritte et un liant organique. Après passage
dans un four, le liant est calciné et les minéraux se
lient et forment l'émail à la surface de l'article.
D'autres revêtements sont
essentiellement
métalliques. Pour cela, on utilise par exemple une
composition contenant des pâtes organo-métalliques, avec
des métaux sous forme cationique. La composition est
déposée sur la surface de l'article et on réalise une
réduction des cations qui prennent alors une forme
métallique. Ce procédé s'applique en particulier à l'or,
à l'argent ou à des alliages de ces métaux ou d'autres
métaux. Le document US 2,490,399 montre un exemple d'une
telle technique.
Ces revêtements sont appliqués sur l'article, par
exemple par sérigraphie. On obtient ainsi la possibilité
de faire une application localisée et une grande finesse
des décors. Cependant, l'application de cette technique
est limitée à des surfaces développables. Il n'est pas
rare d'avoir des flacons de forme complexe qui ne
permettent pas une telle technique. La technique par
décalcomanie connaît également les mêmes limitations.
Parmi les effets décoratifs qui sont réalisés, on
trouve l'aspect satiné de la surface extérieure du
flacon, appelé aussi aspect givré. Historiquement, cet
aspect est obtenu par un dépolissage de la surface grâce
à une attaque chimique, avec une solution contenant en
particulier de l'acide et des sels, tels que de l'acide
fluorhydrique et des sels d'ammonium. Généralement, la
totalité de la surface extérieure du flacon est dépolie
par ce procédé. Ce procédé pose d'importants problèmes de
sécurité et environnementaux, avec en particulier
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l'utilisation de grande quantité d'eau et du fait de la
difficulté d'élimination des rejets.
Il est possible de créer des décors par dépolissage
partiel en appliquant un vernis qui forme un masque sur
des zones qui ne seront pas attaquées et qui resteront
lisses. On forme ainsi des sortes de fenêtres par
lesquels l'intérieur du flacon reste visible tandis que
le reste de la surface est rendu translucide. Le vernis
est ensuite éliminé, par exemple par voie chimique avec
une attaque à la soude, ou par voie mécanique grâce à des
jets d'eau sous pression. Les fenêtres retrouvent ainsi
la transparence du verre comme à l'origine. Mais
l'application du vernis est soumise à la limitation aux
surfaces développables, comme exposé précédemment. On a
tenté aussi de rendre un aspect lisse et transparent à
des portions dépolies en appliquant sur celles-ci un
vernis incolore, pour combler les rugosités du satinage
chimique. Les résultats obtenus ne sont guère
satisfaisants au niveau de la qualité de transparence
obtenue.
Une solution alternative pour réaliser un aspect
satiné a été proposée, par exemple dans le document
WO 2008/155576 Al, dans lequel il est proposé d'appliquer
un vernis particulier sur la surface du flacon, ce vernis
conférant un aspect dépoli à l'article en verre.
Par ailleurs, dans le cas d'une application d'une
laque ou d'un vernis par pulvérisation sur l'article, il
est parfois souhaitable de n'avoir le revêtement
synthétique que sur certaines portions de l'article. Pour
cela, différentes techniques ont été proposées.
On connaît par exemple une technique consistant à
appliquer un masque souple adhésif sur l'article avant
l'application du revêtement. Le masque est retiré après
l'application du revêtement, ce qui laisse intacte la
surface de l'article qui était protégée par le masque. Le
masque doit cependant résister aux contraintes
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environnantes pendant l'opération de polymérisation des
résines du revêtement, par exemple aux contraintes
thermiques pour une polymérisation par chaleur. De plus,
l'opération de retrait du masque est délicate et
essentiellement manuelle. Le revêtement est déchiré et
peut subir des décollements à la périphérie du masque
lors du retrait, ce qui confère une séparation d'aspect
dentelé. Enfin, la technique est limitée aux surfaces
développables, compte-tenu des contraintes d'application
du masque, et est inadaptée à des décors fins, tels que
des textes qui nécessiteraient la multiplication des
masques à déposer et à retirer et dont l'accès est très
difficile.
On a également utilisé une technique de dépôt de la
résine par pulvérisation à travers un masque comportant
des ouvertures et placé devant l'article. Ainsi, la
résine n'est déposée que sur les endroits en regard des
ouvertures. La qualité du revêtement est délicate à
maîtriser. En effet, il est important que l'espace entre
le masque et l'article soit très faible, afin de ne pas
laisser pénétrer de la laque ou du vernis sous forme de
gouttelettes derrière le masque. Ces gouttelettes
finiraient par se déposer sur la surface de l'article
devant rester exempte de laque ou de vernis et former
ainsi un voile plus ou moins important. Or, la surface
des flacons en verre présente une dispersion géométrique
importante d'un article à l'autre. Si on se réfère à des
normes de fabrication de flacons en verre, on peut
trouver par exemple des tolérances de 1,4 mm sur un
diamètre. De ce fait, si la position du masque est fixe,
l'espace entre l'article et le masque est très variable.
Il faut donc pouvoir l'ajuster à chaque article, ce qui
rend l'outillage complexe. De plus, de la peinture
s'accumule progressivement sur le masque, ce qui a
tendance à modifier le contour des ouvertures. Il est
donc nécessaire de prévoir de fréquents nettoyages du
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masque, ce qui immobilise l'installation de production ou
nécessite des jeux supplémentaires de masques pour les
échanger entre les opérations de nettoyage. Cette
contrainte est importante du fait que ce type de
5 nettoyage est réalisé soit thermiquement par calcination
des dépôts, ce qui nécessite un masque réfractaire, soit
par voie chimique, ce qui présente des contraintes
réglementaires sur l'aspect environnemental.
Selon une autre technique de réalisation des
W décors, le revêtement est extrait localement par
sublimation et pyrolyse réalisées par l'exposition à un
rayonnement laser, par exemple du type ultraviolet. La
surface à libérer du revêtement est balayée par le
faisceau laser. Ce procédé a une durée de mise en uvre
proportionnelle à la surface à traiter, et utilise des
lasers dont la puissance est limitée, ce qui peut amener
à des durées de traitement très longues. De plus,
l'efficacité dépend de la capacité du revêtement à
absorber le rayonnement. Il ne s'applique donc pas à tous
les revêtements, et sur un même article certaines parties
pourraient ne pas être traitées du fait de la nature du
revêtement différente, en particulier de sa pigmentation.
Si la localisation de la focalisation du rayon laser
n'est pas suffisamment bien maîtrisée, et que celle-ci
est réalisée sur la surface du verre, le procédé dégrade
la surface de l'article. Cette maîtrise est loin d'être
acquise pour les flacons, dont la dispersion
dimensionnelle a déjà été évoquée précédemment. On notera
également que la sublimation et la pyrolyse du revêtement
génère des composés gazeux dont il faut prévoir le
traitement.
Il est à noter par ailleurs que les articles en
verre reçoivent en général un traitement de surface à
chaud qui consiste à déposer une fine couche d'oxyde
d'étain ou de titane sur la surface extérieure des
articles. Cette couche a pour objet de renforcer
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mécaniquement l'article, notamment sa résistance à la
pression interne dans le cas de bouteilles, et d'assurer
l'adhérence durable des traitements à froid de
protection.
Lorsque les contrôles de qualité de la production
après l'application du décor déclassent certains articles
à cause de défauts sur le décor, ces derniers sont broyés
puis recyclés dans un four de préparation du verre. Cette
matière servira au formage de nouveaux articles. Même
W s'il n'y a pas de perte de matière, il est nécessaire de
répéter de nombreuses opérations, dont certaines sont
grandes consommatrices d'énergie. Toute la valeur ajoutée
des opérations réalisées précédemment sur les articles
est perdue.
OBJECTIFS DE L'INVENTION
L'invention vise à fournir un procédé de décor
d'articles en verre permettant d'obtenir des zones
revêtues et des zones à nu, avec une délimitation franche
et reproductible entre elles et dont la mise en uvre
soit simple en limitant les inconvénients évoqués
précédemment. C'est un autre objectif de l'invention de
fournir un procédé de traitement des articles en verre
pour éviter de détruire et recycler les articles lorsque
le décor en revêtement synthétique n'est pas
satisfaisant.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet
un procédé de traitement d'un article creux en verre
comportant un revêtement, caractérisé en ce qu'on
projette un flux d'abrasif formé de particules solides
organiques contre l'article pour enlever au moins
partiellement le revêtement.
On constate que ce procédé permet le retrait du
revêtement déjà en place et de mettre à nu la surface du
verre en retrouvant son aspect d'origine. La plupart des
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encres ou des revêtements en matière synthétique utilisés
habituellement peuvent être retirés de manière sélective
ou complète, sans détériorer la surface de l'article en
verre. Dans le cas d'articles ayant reçu une couche
d'oxyde de titane ou d'étain à chaud, on constate
également que cette couche n'est pas affectée, ce qui
préserve la résistance mécanique de l'article ainsi que
les propriétés d'adhérence physique des futurs
traitements de surface à froid.
De manière particulière, les particules d'abrasif
sont d'origine végétale. De par leur nature, ces
particules sont suffisamment dures pour attaquer le
revêtement, mais suffisamment souples pour préserver la
surface de l'article en verre. On constate aussi que la
géométrie propre des particules a une influence sur
l'efficacité du procédé, en particulier par la présence
d'arêtes anguleuses créées par la fracture des
particules. De par leur origine, les particules sont en
matière renouvelable et n'exploitent pas de ressources
finies. De plus, leur élimination ne comporte pas de
risque environnemental.
L'abrasif est par exemple constitué d'un matériau
choisi parmi un polysaccharide, en particulier l'amidon
sous forme vitrifiée, ou des coques de fruits concassées.
Les essais ont montré que ces matériaux permettaient
d'obtenir les résultats attendus. En particulier, des
particules en amidon de maïs sous forme vitrifiée vendues
sous le nom de ENVIROSTRIP XL (marque déposée) par la
société ADM ont été utilisées de manière satisfaisante.
Le document EP 396 226 A2 décrit ce genre de particules.
De manière particulière, le revêtement de l'article
est organique. Ce type de revêtement est moins résistant
que le verre et que son éventuel traitement de surface à
chaud et est bien délimité par rapport au support. Il est
donc possible de facilement enlever ce revêtement et de
mettre à nu le verre sans laisser de traces dudit
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revêtement. A titre d'exemple, le revêtement est un
vernis, une laque ou une encre, en matière acrylique,
polyuréthane ou époxyde, et à séchage physique, à
polymérisation thermique ou par exposition aux rayons
ultraviolets, ou encore à polymérisation mixte. Le
revêtement peut avoir au final un aspect brillant, satiné
ou lisse. Il peut comporter des composants pour lui
conférer des effets colorés, nacrés ou métallisés par la
dispersion de particules, en général d'aluminium. Le
W revêtement peut aussi être d'aspect métallisé par dépôt
de couches minces sous vide ou par projection de
solutions oxydo-réductrices, comme décrit dans le
document FR 2 934 609 Al. De manière avantageuse, le
vernis ou la laque est hydrosoluble, ce qui limite
l'utilisation et l'émission atmosphérique de composés
organiques volatils. Le revêtement peut avoir été
appliqué en une ou plusieurs couches de même matière, de
matières différentes mais de même nature ou de matière de
natures différentes, typiquement d'une épaisseur de
l'ordre de 10 à 25 pm par couche. On constate que
l'enlèvement du revêtement est plus rapide lorsque celui-
ci est plus souple.
Selon une déclinaison du procédé, l'article en
verre comporte un revêtement sous-jacent au premier
revêtement et d'une résistance mécanique plus importante
et on enlève au moins partiellement le premier revêtement
pour mettre à nu le revêtement sous-jacent. Le revêtement
sous-jacent étant plus résistant, celui-ci n'est pas
enlevé par la projection de l'abrasif. Le revêtement
sous-jacent peut être un décor de base minérale, qui est
en général plus dur qu'un revêtement organique, ou
également un revêtement organique plus résistant, par
exemple obtenu avec une composition polymérisée grâce aux
rayons ultraviolets. Ce peut être aussi un décor
métallique.
Dans une application particulière du procédé, le
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traitement a pour objet le décor d'un article en verre,
procédé selon lequel on applique un revêtement sur
l'article, on effectue un traitement tel que décrit
précédemment, un masque étant interposé entre l'article
et le flux d'abrasif de manière à préserver le revêtement
derrière le masque et l'enlever ailleurs. On peut obtenir
ainsi des effets décoratifs particuliers. On constate
qu'une telle méthode permet d'obtenir des séparations
précises et propres entre les zones revêtues et les zones
à nu. On peut donc délimiter des zones de manière
précise, quelque soit la forme de la surface de
l'article. Ces zones sont par exemple des fenêtres
préservant la transparence du verre tandis que le reste
de la surface est rendue opaque ou translucide par le
revêtement. Avec un vernis ou une laque d'épaisseur
courante, on ne perçoit aucune discontinuité de surface
entre une zone à nu et une zone encore revêtue, ni
visuellement ni tactilement. D'une autre manière, un
revêtement sous-jacent peut être visible par l'arrière, à
travers l'intérieur du contenant. On obtient ainsi un
effet particulier où par exemple, une image complètement
différente de ce qui est visible de l'extérieur peut être
vue à l'intérieur du contenant à travers une fenêtre.
De plus, comme le masque est également nettoyé par
le flux d'abrasif qu'il arrête, on ne constate pas
d'accumulation de matière sur le masque et la zone
délimitée par le masque est constante et reproductible,
sans qu'il soit nécessaire de prévoir des interventions
de maintenance fréquentes. La productivité en est ainsi
augmentée et l'outillage spécifique à une production est
réduit en quantité. Le masque est par exemple métallique,
en acier, en aluminium ou en zamak. Il peut être rigide
et placé à faible distance de l'article, ou souple afin
d'être plaqué contre l'article et d'épouser sa forme. La
durée de vie d'un tel masque est très importante du fait
que l'abrasif n'a pratiquement aucun effet sur le masque
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et n'est pas soumis à des opérations de nettoyage
spécifiques.
Dans le cas où l'article comporte un revêtement
sous-jacent, celui-ci devient apparent là où il a été mis
5 à nu et masqué là où le premier revêtement est laissé en
place. Il peut être plus simple de masquer une partie du
revêtement sous-jacent que d'appliquer ledit revêtement
sous-jacent uniquement là où il doit rester apparent. Le
revêtement sous-jacent peut par exemple être un
10 revêtement métallique par la cuisson de pâtes
organométalliques. On peut ainsi combiner facilement des
portions de décor laquées et des portions métalliques. En
effet, dans l'art antérieur, le revêtement métallique
doit être réalisé avant le revêtement synthétique, pour
des contraintes thermiques. Cette combinaison est donc
contrainte par la difficulté d'application de revêtements
organiques limités à certaines zones. Grâce à
l'invention, le revêtement métallique peut être appliqué
de manière large et recouvert dans un premier temps par
le revêtement synthétique, par exemple opaque, puis
découvert dans un deuxième temps sur certaines zones par
l'élimination du revêtement synthétique. Le revêtement
métallique est alors visible uniquement sur les zones où
il est mis à nu. Cette technique peut également remplacer
avantageusement une technique de marquage à chaud dans
laquelle on dépose par transfert une mince couche
métallique sur une laque ou un vernis organique. Elle
s'applique également en réalisant un revêtement sous-
jacent métallisé par dépôt de couche mince, comme évoqué
précédemment.
Selon une application particulière du procédé de
décor, l'article en verre comporte des surfaces dépolies
avant l'application d'un revêtement coloré au moins sur
une partie desdites surfaces, le revêtement étant ensuite
enlevé au moins sur une partie des surfaces dépolies. On
constate que les aspérités des parties dépolies et
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traitées selon l'invention conservent des traces du
revêtement coloré, ce qui confère aux surfaces traitées
un aspect avec des reflets colorés, visibles uniquement
sous certaines conditions d'éclairage. Globalement,
l'aspect dépoli est retrouvé, mais il reste ce qui peut
être une image très estompée.
Selon une autre application du procédé de décor,
l'article en verre a une surface lisse, et le revêtement
a un aspect satiné. On peut ainsi obtenir au final un
aspect visuel et un toucher de l'article équivalent à
celui obtenu par un dépolissage chimique limité à
certaines zones. Le revêtement organique d'aspect satiné
est interrompu par endroit et laisse certaines zones
telles qu'a l'origine, c'est-à-dire lisses et
transparentes. Ces zones lisses correspondraient à des
zones protégées contre l'attaque d'acide selon l'art
antérieur. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir
un effet similaire à celui de l'art antérieur tout en se
dispensant de l'utilisation de produits chimiques
dangereux pour la santé et peu respectueux de
l'environnement. Il permet aussi d'obtenir d'autres
effets non accessibles précédemment. On peut par exemple
donner une coloration au vernis satiné tout en ayant une
fenêtre parfaitement transparente, sans teinte, ou avec
une autre teinte.
Selon un autre aspect de l'invention, le procédé de
traitement peut aussi être un procédé de nettoyage d'un
article en verre, selon lequel l'article comporte un
revêtement et on enlève la totalité du revêtement. On
constate que l'on retrouve un article ayant un aspect et
des propriétés de surface similaires à ceux qu'il avait
avant l'application du revêtement. Une nouvelle
application du revêtement peut être entreprise
directement, sans préparation de surface particulière, et
ceci sans incidence sur la qualité du revêtement en
termes d'aspect, de toucher ou de résistance chimique. Si
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des défauts sont constatés dans l'application du
revêtement, on peut ainsi reprendre l'article et le
réintroduire dans la chaîne de production et se dispenser
ainsi de détruire l'article. Ceci s'applique en
particulier lorsque l'article comporte déjà un revêtement
sous-jacent tel que défini précédemment.
Pour l'application du procédé de traitement, les
plages de réglage des paramètres ont été déterminées
comme étant satisfaisantes :
- une buse de projection des particules est alimentée en
air avec une pression comprise entre 1,5 et 3,5 bar ;
la pression est fonction d'un compromis entre la
vitesse d'exécution du procédé et le risque d'obtenir
des traces d'impact des particules sur la surface ;
dans le cas du procédé de décor, la limite entre les
zones à nu et avec revêtement est mieux définie lorsque
la pression d'alimentation en air est plus faible ; au-
dessous d'un certain seuil, l'abrasif n'a plus
d'efficacité ;
- le flux d'abrasif est orienté par rapport à la surface
de l'article d'un angle compris entre 60 et 900, de
préférence entre 75 et 900 ; on constate que lorsque le
flux est incliné par rapport à la surface, on obtient
bien le décapage du revêtement, mais dans le cas d'un
abrasif constitué d'amidon sous forme vitrifiée, des
traces d'amidon peuvent subsister sur la surface de
l'article, ce qui nécessite un nettoyage avant la suite
des opérations ; dans le cas du procédé de décor, la
limite entre les zones à nu et avec revêtement est plus
nette lorsque l'attaque par le flux d'abrasif est bien
perpendiculaire à la surface ; de plus la forme de la
zone mise à nu correspond mieux à la géométrie de
l'ouverture du masque ;
- une sortie de buse pour le flux de particules est
située à une distance de la surface de l'article
comprise entre 20 et 250 mm, de préférence entre 80 et
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120 mm ;
- lorsque l'abrasif est de l'amidon sous forme vitrifiée,
la granulométrie de l'abrasif est telle que 90% des
particules ont une taille comprise entre 200 et
850 pm ; les particules trop fines n'ont pas
suffisamment d'énergie pour abraser le revêtement,
tandis que les plus grosses risquent de produire des
impacts sur la surface en verre ; dans le cas du
procédé de décor, les grosses particules génèrent des
bordures du revêtement de moins bonne définition ;
- le flux d'abrasif a une intensité comprise entre 25 et
300 kg/m2/s en sortie de buse ; cette plage d'intensité
permet d'obtenir des résultats satisfaisants.
L'invention a aussi pour objet une installation de
traitement d'un article en verre creux comportant des
moyens de préhension de l'article, caractérisée en ce
qu'elle comporte des moyens d'alimentation en abrasif
sous forme de particules solides et des moyens de
projection d'un flux dudit abrasif contre l'article en
verre, les moyens d'alimentation comportant un système de
récupération de l'abrasif après projection pour les
recycler dans le procédé, le système de récupération
comprenant un dispositif de filtration pour éliminer les
particules les plus grossières et les plus fines, le
système d'alimentation comportant un dispositif de
distribution pour fournir de l'abrasif neuf en
compensation de la matière éliminée par le dispositif de
filtration. L'abrasif peut ainsi être utilisé plusieurs
fois, ce qui limite la génération de déchets par le
procédé. Les particules les plus fines proviennent des
fragmentations des particules lors de l'impact sur la
surface de l'article et sur les outillages dans le flux
de l'abrasif. Elles n'ont plus d'efficacité et leur
remplacement régulier permet de préserver l'efficacité du
stock d'abrasif. Par ailleurs, les gros éléments ne
correspondent pas principalement à des particules
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présentes à l'origine et sont essentiellement des
fragments enlevés du revêtement. Il est donc utile de les
éliminer. Par l'ajout de matière en compensation de la
matière rejetée, la qualité du stock d'abrasif est
stabilisée en permanence et en continu, ce qui évite ou
limite les opérations d'arrêt qui auraient pour objet le
remplacement complet de l'abrasif.
Selon une disposition constructive, le système de
récupération comporte une balance pour peser la matière
éliminée par le dispositif de filtration, le dispositif
de distribution étant piloté en fonction en outre des
informations fournies par la balance. La masse globale de
l'abrasif en circulation dans l'installation est
sensiblement maintenue constante en continu.
Selon un perfectionnement, l'installation selon
l'invention comporte en outre une station de
dépoussiérage de l'article. L'article est susceptible de
retenir des poussières issues des particules. Il peut
donc s'avérer utile de les éliminer avant la poursuite
des opérations dans la chaîne de production. Le
dépoussiérage peut également concerner l'outillage tel
que les moyens de préhension et les masques. Cette
opération peut être réalisée par brossage et/ou par
soufflage d'air comprimé.
Selon une disposition constructive, les moyens de
projection comportent au moins une buse et permettent un
mouvement relatif de la buse et de l'article pendant
l'opération de projection de l'abrasif. La buse peut être
animée de mouvements de translation et de rotation pour
que le flux de matière soit bien orienté par rapport à la
surface de l'article, notamment en termes de direction et
en termes de distance. Cependant le mouvement peut être
communiqué à l'article. Ce peut être aussi une
combinaison de mouvements de la buse et de l'article. Ce
dernier peut par exemple être entraîné autour d'un axe de
révolution tandis que la buse se déplace parallèlement à
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cet axe pour parcourir toute la longueur de l'article.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise et d'autres
particularités et avantages apparaîtront à la lecture de
5 la description qui va suivre, la description faisant
référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation
de traitement d'articles en verre selon l'invention ;
- les figures 2 à 6 sont des vues schématiques
10 représentant les étapes successives du procédé de
traitement selon un premier mode de réalisation de
l'invention ;
- la figure 7 est une vue similaire à la figure 4 selon
un deuxième mode de réalisation du procédé selon
15 l'invention
- la figure 8 est une coupe d'un article en cours de
traitement.
DESCRIPTION DETAILLÉE
Une installation permettant de mettre en uvre le
procédé selon l'invention de traitement d'articles creux
en verre est montré sur la figure 1. Une telle
installation comporte plusieurs stations placées côte-à-
côte et dans lesquelles les articles en verre défilent
successivement. Parmi ces stations, l'installation
comporte une station de décapage 1 dans laquelle de
l'abrasif sous forme de particules solides est projeté
contre l'article 2 qui se trouve dans ladite station de
décapage 1. La station de décapage 1 comporte une trémie
10 pour récolter l'abrasif après projection. La station
de décapage 1 est suivie par une station de dépoussiérage
3 dans laquelle l'article 2 en verre est déplacé après
son passage dans la station de décapage 1. La station de
dépoussiérage 3 comporte également une trémie 30 pour
récupérer le reste des particules d'abrasif décollées de
l'article 2 en verre par l'opération de dépoussiérage.
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L'installation comporte en outre des
moyens
d'alimentation 4 pour fournir l'abrasif à la station de
décapage 1 et un système de récupération 5 pour recycler
l'abrasif après la projection de celui-ci. Le système de
récupération 5 comprend en particulier les trémies 10, 30
des stations 1, 3. Le cycle de l'abrasif à partir de la
station de décapage 1 va maintenant être décrit.
Le système de récupération 5 comporte en outre un
système de filtration 50 vers lequel l'abrasif récupéré
dans les stations de décapage et de dépoussiérage est
transféré. Puis l'abrasif est transféré vers les moyens
d'alimentation 4, en particulier vers un système de
stockage 40. Puis il est envoyé à nouveau vers la station
de décapage 1. Les poussières ainsi récoltées sont
envoyées vers un réservoir de matière rejetée 504 et y
sont pesées par une balance 5040. Une centrale
d'extraction 51 permet aussi de mettre les stations en
dépression et d'éviter la diffusion de poussières dans
l'atelier. Elle permet également l'entraînement de
l'abrasif vers le système de filtration 50.
Le système de filtration retient les particules les
plus grosses, lesquelles sont envoyées en continu vers un
réservoir de matière rejetée 504. Il retient également
les particules les plus fines, lesquelles sont envoyées
aussi vers le réservoir de matière rejetée 504. L'abrasif
retenu, de granulométrie intermédiaire entre les
particules les plus fines et les plus grossières, est
envoyé vers le système de stockage 40.
Les moyens d'alimentation 4 comportent le système
de stockage 40 et une chambre d'entraînement 41 dans
laquelle l'abrasif est mélangé avec de l'air comprimé
pour être transporté vers des moyens de projection 42
dans la station de décapage 1. L'alimentation de la
chambre en air comprimé comporte une vanne de réglage 44
et un débitmètre 43 afin de régler de manière
reproductible le débit d'air comprimé. Le système de
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stockage est relié à la chambre d'entraînement 41 par une
vanne de dosage 407 permettant de régler le débit
d'abrasif transféré vers la chambre 41. Une telle vanne
est par exemple une vanne de type Accuflow (TM)
fournie par Pauli Systems Inc. .
Les moyens d'alimentation 4 comportent en outre un
dispositif de distribution 43 pour fournir de l'abrasif
neuf A en compensation de la matière éliminée par le
dispositif de filtration. Ce dispositif de distribution
43 comporte un silo muni d'une vanne pilotée et qui
déverse l'abrasif neuf dans la trémie 30 de la station de
dépoussiérage 3. La dose d'abrasif A est pilotée en
fonction de la masse de matière rejetée déterminée par la
balance 5040 au fur et à mesure que de la matière est
rejetée. Un système de détection de niveau 406 dans le
système de stockage 40 permet également d'éviter des
excès ou des manques d'abrasif.
Les moyens de projection comportent au moins une
buse 42 et permettent un mouvement relatif de la buse et
de l'article 2 pendant l'opération de projection de
l'abrasif, d'une manière connue de l'homme du métier.
Dans un premier mode de réalisation de
l'installation, en se référant aux figures 2 à 6, une
station de chargement 0 est prévue en amont de la station
de décapage 1. Comme le montre la figure 2, la station de
chargement 9 comporte des moyens de préhension de
l'article 2 sous la forme d'une pince 90 permettant de
prendre l'article 2 en verre, tel qu'une bouteille,
chaque mors de la pince 90 étant un masque 901 en métal
enveloppant la forme de l'article 2 en verre. La pince
comporte également des moyens d'obturation 902 du flacon
2, afin de préserver l'intérieur de celui-ci contre la
pénétration de particules d'abrasif. Les masques 901 sont
interchangeables de manière à adapter l'installation au
traitement de différents modèles d'article 2. Les moyens
de préhension 90 sont prévus pour se déplacer vers la
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station de décapage 1, une fois l'article 2 saisi par la
fermeture de la pince 90, comme montré sur la figure 3,
de manière à placer l'article 2 devant les moyens de
projection 42.
La pince 90 est entraînée en rotation devant les
moyens de projection 42, tandis que ceux-ci se déplacent
doucement afin de balayer complètement la surface à
traiter, comme le montre la figure 4. Chaque masque 901
comporte des ouvertures 9010 à travers lesquelles le flux
W de particules passe pour atteindre la surface de
l'article 2 en verre. Un espace peut également être prévu
entre les masques 901, cet espace jouant le même rôle
qu'une ouverture 9010. La buse 42 peut être animée de
mouvements de translation selon un, deux ou trois axes de
déplacement. Elle peut également être animée de
mouvements de rotation selon un, deux ou trois axes. Le
choix du nombre d'axes de mouvement dépend de la forme de
l'article 2, de celle du flux F d'abrasif et de la
répartition des ouvertures 9010. Une fois l'ensemble des
ouvertures 9010 traitées, le flux d'abrasif est arrêté et
la pince 90 est déplacée vers la station de dépoussiérage
3, dans laquelle l'article 2 en verre est nettoyé par des
brosses 31 et/ou par des soufflettes 32 à l'air comprimé,
comme montré sur la figure 5. Après le passage dans la
station de dépoussiérage 3, la pince 90 est ouverte et
l'article 2 est déchargé dans une station de déchargement
6, comme montré sur la figure 6. La pince 90 peut
recommencer un cycle.
Typiquement l'installation est configurée sous la
forme d'un carrousel, dans lequel les stations 9, 1, 3, 6
sont disposées autour d'un cercle. L'une des stations 9
est le point de chargement de la pince 90 avec les
articles 2, la dernière étant le point de déchargement 7.
Les articles 2 sont transférés par pas d'une station à
l'autre. Cependant, il est envisageable que le transfert
soit réalisé à vitesse constante et continue. D'autres
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configurations que celles en carrousel sont également
possibles, comme une disposition en chaîne fermée. Le
chargement et le déchargement peuvent être manuels ou
automatiques.
Dans un deuxième mode de réalisation, les articles
2 sont placés sur un convoyeur 8 qui les déplace et les
supporte entre les différentes stations. Le
fonctionnement du déplacement est discontinu, c'est-à-
dire que les articles 2 sont déplacés par pas jusqu'à la
position où ils sont traités. Dans la station de décapage
l', comme montré sur la figure 7, les masques 11 sont
déplacés en regard de l'article 2, puis le flux F
d'abrasif est projeté à travers les ouvertures 110 des
masques 11. Les autres opérations sont similaires à
celles selon le premier mode de réalisation, hormis le
fait qu'il peut ne pas être nécessaire d'effectuer un
déchargement du convoyeur 8.
La figure 8 montre un article 2 en cours de
traitement selon le procédé de l'invention. La surface 20
de l'article 2 comporte un revêtement 21 appliqué dans
une étape précédente. Un masque 901 métallique comportant
une ouverture 9010 est placé devant la surface 20. Un
flux F d'abrasif est envoyé
sensiblement
perpendiculairement à la surface 20. Une part Fi du flux
est arrêtée par le masque 901, tandis que l'autre part F2
du flux atteint la surface 20 et met à nu le verre.
Dans la variante montrée sur la figure 9, l'article
comporte un revêtement sous-jacent 22, sur lequel le
premier revêtement 21 est réalisé. Le revêtement sous-
jacent 22 est d'une plus grande dureté que le premier
revêtement 21. Lors du traitement de l'article, le
premier revêtement 21 est conservé derrière le masque
901, mais il est décapé en regard de l'ouverture 9010, de
manière à faire apparaître le revêtement sous-jacent 22.
Dans un troisième mode de réalisation, non
représenté, les moyens de préhension ne comportent pas de
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masque et la totalité de la surface extérieure de
l'article est traitée, de manière à décaper complètement
le revêtement.
Différents articles en verre ont été traités selon
5 le
procédé de l'invention. Dans ces exemples, un article
en verre a été placé dans une station de décapage. De
l'abrasif a été projeté contre des surfaces revêtues de
l'article soit avec un mouvement manuel de la buse, soit
avec un mouvement tournant autour d'un axe vertical
10 fourni à l'article en verre, la buse étant fixe. Les
résultats observés sont présentés ci-après.
Exemple 1
L'article en verre est une bouteille cylindrique
avec une surface lisse d'origine. Il est revêtu sur toute
15 sa
surface extérieure d'une couche unique d'un vernis sec
satiné incolore acrylique diluable à l'eau, en épaisseur
comprise entre 15 et 25 pm. L'abrasif utilisé est
constitué de particules d'amidon sous forme vitrifiée
vendues sous le nom de ENVIROSTRIP XL par la société
20 ADM.
Une buse était utilisée ayant une section de sortie
de 10 x 100 mm. Un masque est placé sur un outillage de
mise en rotation de la bouteille autour de son axe de
révolution. Le masque est placé contre l'article et est
donc mis en mouvement avec l'article. La buse est fixée à
80 mm de la surface de l'article et envoie un flux
d'abrasif perpendiculairement à la surface de l'article.
Le flux d'abrasif est envoyé grâce à une pression
d'air alimentant la buse à 2 bars. L'ouverture de la
vanne de dosage est faible (environ un quart
d'ouverture). Une zone d'environ 110 cm2 est décapée en 5
secondes. On estime que le flux d'abrasif à la sortie de
la buse est de 40 kg/m2/s et qu'il faut projeter 18 kg/m2
d'abrasif.
Résultats : les zones décapées
apparaissent
transparentes et forment des fenêtres, tandis que les
zones non décapées sont d'aspect satiné. L'aspect des
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zones est satisfaisant. La séparation entre les zones
n'est pas perceptible tactilement.
Exemple 2
Cet essai se distingue de l'essai précédent en ce
que l'article est une bouteille de section carrée, que la
buse est man uvrée manuellement et que le vernis est
satiné et coloré. Le flux d'abrasif est envoyé grâce à
une pression d'air alimentant la buse à 3 bars. La vanne
de dosage est réglée à une ouverture moyenne, c'est-à-
dire à moitié. Une zone d'environ 128 cm2 est décapée en
3,5 secondes. On estime que le flux d'abrasif à la sortie
de la buse est de 80 kg/m2/s et qu'il faut projeter 21
kg/m2 d'abrasif.
Résultats : ceux-ci sont similaires à ceux de
l'exemple 1.
Exemple 3
Cet essai cherche à déterminer l'effet du décapage
sur la couche sous-jacente. L'article en verre est une
bouteille conique avec une surface lisse d'origine. Il
comporte un revêtement sous-jacent en or. Il est revêtu
sur toute sa surface extérieure d'une couche unique d'une
laque sèche satinée opaque noire acrylique diluable à
l'eau, en épaisseur comprise entre 15 et 25 pm. L'abrasif
utilisé est le même que précédemment. La buse utilisée a
une section de sortie circulaire de diamètre 20 mm. Un
masque est placé contre l'article. La buse est man uvrée
manuellement à une distance comprise entre 100 et 200 mm
de la surface de l'article et envoie un flux d'abrasif
perpendiculairement à la surface de l'article.
Le flux d'abrasif est envoyé grâce à une pression
d'air alimentant la buse à 2 bars. L'ouverture de la
vanne de dosage est faible (environ un quart
d'ouverture). On estime que le flux d'abrasif à la sortie
de la buse est de 125 kg/m2/s.
Résultats : le revêtement sous-jacent à l'or est
rendu apparent et n'est pas détérioré.
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Exemple 4
Cet exemple se distingue de l'exemple 3 en ce que
la bouteille est cylindrique, que le revêtement sous-
jacent est de l'émail et que le revêtement est formé de
deux couches, d'une laque sèche brillante opaque bleue
acrylique diluable à l'eau et d'un vernis incolore de
même nature, pour une épaisseur totale de 30 à 50 pm. La
pression d'air est de 2,5 bars et l'ouverture de la vanne
de dosage est moyenne. On estime que le flux d'abrasif à
la sortie de la buse est de 250 kg/m2/s.
Résultats : le revêtement sous-jacent en émail est
rendu apparent et n'est pas détérioré.
Exemple 5
L'article en verre est une bouteille conique avec
une surface lisse d'origine. Il comporte un revêtement
sous-jacent réalisé par sérigraphie avec une encre à
polymérisation aux ultraviolets. Il est revêtu sur toute
sa surface extérieure d'une première couche d'une laque
sèche satinée noire acrylique diluable à l'eau, et d'une
deuxième couche d'un vernis nacré incolore de même
nature, pour une épaisseur totale comprise entre 30 et 50
pm. L'abrasif utilisé est le même que précédemment. La
buse utilisée a une section de sortie de 10 x 100 mm. La
buse est fixée à 100 mm de la surface de l'article qui
est mis en rotation autour de son axe de révolution. La
buse envoie un flux d'abrasif perpendiculairement à la
surface de l'article.
Le flux d'abrasif est envoyé grâce à une pression
d'air alimentant la buse à 2,5 bars. L'ouverture de la
vanne de dosage est moyenne. On estime que le flux
d'abrasif à la sortie de la buse est de 80 kg/m2/s.
Résultats : le revêtement sous-jacent à l'encre est
rendu apparent et n'est pas détérioré.
Exemple 6
L'article en verre est une bouteille cylindrique
avec une surface lisse d'origine ayant subi un traitement
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à chaud. Il comporte un revêtement réalisé par
sérigraphie avec une encre à polymérisation d'une part
thermique et d'autre part aux ultraviolets en trois
couches, pour une épaisseur totale comprise entre 10 et
20 pm. L'abrasif utilisé est le même que précédemment. La
buse utilisée a une section de sortie de 10 x 100 mm. La
buse est fixée à 100 mm de la surface de l'article qui
est mis en rotation autour de son axe de révolution. La
buse envoie un flux d'abrasif perpendiculairement à la
surface de l'article.
Le flux d'abrasif est envoyé grâce à une pression
d'air alimentant la buse à 3 bars. L'ouverture de la
vanne de dosage est moyenne. Une zone d'environ 265 cm2
est décapée en 45 secondes. On estime que le flux
d'abrasif à la sortie de la buse est de 80 kg/m2/s et
qu'il faut projeter 132 kg/m2 d'abrasif pour obtenir le
décapage.
Résultats : la surface décapée de l'article n'est
pas détériorée. L'analyse de la surface montre que le
traitement à chaud est intégralement préservé. Un nouveau
décor par sérigraphie est appliqué sans problème de
qualité, en particulier concernant l'adhérence du nouveau
décor.
Exemple 7
L'article en verre est une bouteille conique avec
une surface lisse d'origine. Il est revêtu sur toute sa
surface extérieure d'une couche unique d'un vernis sec
incolore acrylique diluable à l'eau, en épaisseur
comprise entre 15 et 25 pm. L'abrasif utilisé est composé
de particules de coques de noix concassées. La buse
utilisée a une section de sortie de 10 x 100 mm. La buse
est fixée à 100 mm de la surface de l'article qui est mis
en rotation autour de son axe de révolution. La buse
envoie un flux d'abrasif perpendiculairement à la surface
de l'article.
Le flux d'abrasif est envoyé grâce à une pression
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d'air alimentant la buse à 2 bars. L'ouverture de la
vanne de dosage est moyenne. Une zone d'environ 235 cm2
est décapée en 5 secondes. On estime que le flux
d'abrasif à la sortie de la buse est de 80 kg/m2/s et
qu'il faut projeter 17 kg/m2 d'abrasif pour obtenir le
décapage.
Résultats : la surface de l'article est décapée
sans être détériorée.
W
L'invention n'est pas limitée aux modes de
réalisation qui ont été présentés uniquement à titre
d'exemple. La buse peut être mise en uvre manuellement
ou de manière entièrement automatique.
