Brevet FR2771660A1 — publié le 19990604

La présente invention concerne un procédé pour former et déposer une dose déterminée d'un produit visqueux, liquide ou pâteux, notamment à base de silicone. L'invention concerne plus particulièrement un procédé pour déposer une très faible dose, par exemple de l'ordre de 100 microgrammes, d'un produit dans un réceptacle, par exemple une capsule, et ceci à cadence élevée de manière à pouvoir mettre en oeuvre le procédé dans le cadre d'un processus industriel applicable dans de nombreux domaines tels que par exemple les industries chimiques, pharmaceutiques, cosmétiques, etc. On connaît différentes techniques faisant appel, pour le dosage et le dépôt d'une quantité déterminée d'un produit liquide ou pâteux, à une seringue ou à un dispositif équivalent dans lequel le produit est stocké dans un réservoir dans lequel un piston est monté coulissant pour provoquer l'éjection du produit. Selon ces conceptions, le dosage précis de la quantité de produit dépend essentiellement de la course d'enfoncement du piston et du diamètre de l'orifice de sortie. Tous les exemples de mise en oeuvre connus de ces technologies ne permettent pas de satisfaire aux deux paramètres mentionnés précédemment, c'est-à-dire la précision de dosage de très faibles doses et la cadence élevée de formation des doses. De plus, les technologies faisant appel à des seringues rendent la mise au point particulièrement complexe dans la mesure où la nature de chaque produit à doser et la nature des matériaux constitutifs des seringues nécessitent, pour aboutir à un résultat fiable, d'effectuer de très nombreux essais qui imposent de disposer d'une grande quantité de seringues de constitutions différentes. De plus, en cas d'arrêt d'une installation, les opérations de nettoyage sont longues et complexes en nécessitant notamment de vidanger les seringues, les obturateurs et les canalisations. Afin de remédier à ces inconvénients, I'invention propose un procédé pour former et déposer une dose déterminée d'un produit visqueux, liquide ou pâteux, notamment à base de silicone, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) former un film d'épaisseur déterminée dudit produit b) tremper dans le film, selon une profondeur déterminée, I'extrémité inférieure libre d'un doigt de prélèvement sur laquelle une couche de produit se forme par capillarité c) extraire l'extrémité inférieure du doigt de prélèvement hors du film ; et d) déposer la couche de produit formée dans un réceptacle en amenant l'extrémité libre du doigt de prélèvement au contact d'une paroi d'un réceptacle pour provoquer le dépôt par capillarité du produit constitutif de la couche préalablement formée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention pour former un film d'épaisseur déterminée dudit produit, on fait tourner à une vitesse déterminée un tambour d'axe horizontal dont la partie inférieure est immergée dans un bain du produit et dont la paroi cylindrique périphérique se recouvre d'un film d'épaisseur déterminée du produit - on trempe l'extrémité inférieure libre du doigt de prélèvement dans une partie du film formé sur la paroi cylindrique périphérique du tambour située à la partie supérieure de ce dernier opposée à sa partie inférieure immergée - avant de tremper l'extrémité inférieure du doigt de prélèvement dans le film, on arrête la rotation du tambour - pour faire varier le volume et/ou la masse de la dose déterminée de produit à former et à déposer, on fait varier l'épaisseur du film et/ou la profondeur de trempe de l'extrémité inférieure libre du doigt de prélèvement et/ou les dimensions de l'extrémité inférieure du doigt de prélèvement - pour faire varier l'épaisseur du film, on fait varier la vitesse de rotation du tambour - I'extrémité inférieure du doigt de prélèvement est un tronçon de cylindre circulaire d'axe vertical qui est délimité axialement vers le bas par un disque perpendiculaire à l'axe du tronçon de cylindre. L'invention propose aussi une installation pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de formation d'un film d'épaisseur déterminée du produit, au moins un doigt de prélèvement et des moyens de transfert du doigt de prélèvement du poste de formation du film vers un poste de dépose comportant des moyens d'alimentation en réceptacles vides et des moyens d'évacuation des réceptacles après dépôt d'une dose déterminée de produit. L'installation selon l'invention est aussi caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs doigts de prélèvement agencés en série de manière à permettre le prélèvement et le dépôt simultanés de plusieurs doses déterminées de produit dans autant de réceptacles que de doigts de prélèvement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sur laquelle le poste de dépose des doses est illustré en section partielle selon la ligne 1-1 de la figure 2 - la figure 2 est une vue schématique latérale du poste de dépose qui est illustré en section partielle selon la ligne 2-2 de la figure 1 ; et - les figures 3 à 7 sont des schémas permettant d'illustrer les différentes étapes du procédé selon l'invention. On a représenté schématiquement à la figure 1 une installation 10 essentiellement constituée par un poste 12 de prélèvement de doses d'un produit visqueux et par un poste 14 de dépose des doses prélevées. Le poste 12 comporte un bac 16 qui contient le produit 18 à traiter. Le produit 18 est un produit liquide ou pâteux contenu dans le bac 16 qui est ouvert à sa face supérieure. Le poste 12 comporte aussi un tambour rotatif 20 d'axe horizontal Ai dont la partie inférieure 22 est immergée dans le produit 18 de manière que la rotation du tambour 20 provoque la formation d'un film F sur la surface cylindrique périphérique 24 du tambour 20. Du fait de la viscosité du produit 18 et par capillarité, la rotation régulière du tambour 20 aboutit à la formation d'un film F d'épaisseur constante qui a été volontairement exagérée sur la figure 1 pour en simplifier la représentation. Pour prélever une quantité déterminée du produit 18 qui forme le film F, c'est-à-dire pour former une dose déterminée, il est fait appel à un doigt de prélèvement 26 qui est situé verticalement au dessus de la partie supérieure 28 du tambour 20 et qui peut être animé d'un mouvement vertical dans les deux sens selon un axe vertical A2, qui est ici concourant avec l'axe horizontal Al du tambour 20. L'extrémité inférieure libre 30 du doigt de prélèvement 26 est un tronçon de cylindre fermé, plus particulièrement d'un cylindre circulaire dont la face transversale d'extrémité libre 32 est un disque perpendiculaire à l'axe A2. Comme cela sera expliqué par la suite, la course du doigt de prélèvement 26 selon l'axe A2 est telle qu'elle permet de plonger l'extrémité libre 30 du doigt de prélèvement 26 dans le film F. On a représenté schématiquement par une flèche T des moyens qui permettent de transférer un ou plusieurs doigts de prélèvement 26 du poste de prélèvement 12 vers le poste de dépose 14, puis de ramener le (ou les) doigt(s) de prélèvement 26 vers le poste 12. Comme on peut le voir à la figure 2, plusieurs doigts de prélèvement 26 peuvent être agencés en série sur un support commun 34 de manière à être parallèles verticalement les uns aux autres et alignés selon une direction horizontale parallèle à l'axe Al. Le support 34 permet, outre le transfert simultané des doigts 26 par les moyens T, de les animer aussi simultanément selon un mouvement vertical de va-et-vient selon l'axe A2. Cet agencement en série de doigts de prélèvement 26 permet, pour augmenter les cadences, de prélever simultanément autant de doses qu'il y a de doigts de prélèvement puis de les déposer simultanément au poste 14. Les doses D, dont la technique de prélèvement sera expliquée en détails par la suite, sont prévues pour être déposer chacune dans un réceptacle R qui est par exemple ici une pièce en forme de coupelle. Le poste 14 est constitué pour l'essentiel par un barillet 36 d'axe horizontal A3 autour duquel il est monté à rotation et entraîné par une unité 37 permettant notamment de le faire tourner séquentiellement selon un secteur angulaire déterminé qui est ici de 1/12ème de tour. En effet, le barillet 36 comporte, comme on peut le voir à la figure 1, douze rainures ou glissières 38 qui sont réparties angulairement de manière régulière et dans lesquelles les réceptacles R peuvent être introduits axialement. Comme on l'a représenté de manière schématique à la figure 2, les réceptacles vides R sont introduits axialement dans une glissière 38 lorsque cette dernière est en position basse retournée, les réceptacles R étant par exemple guidés pour leur introduction au moyen d'un rail d'introduction 39. Après avoir introduit un nombre déterminé de réceptacles R, adjacents les uns aux autres, qui correspond au nombre de doigts de prélèvement montés en série sur le support 34, on fait tourner le barillet 36 de 1/12ème de tour de manière à amener une autre glissière 38 au niveau du chargement inférieur. Progressivement les rails 38 remplis progressent jusqu'à atteindre la position verticale haute dans laquelle la paroi extérieure 40 du barillet 36 présente une ouverture 42 sous la forme d'une fente ou rainure longitudinale de manière à permettre l'introduction verticale des extrémités inférieures 30 des doigts de prélèvement 26 dans les réceptacles R. Après dépose des doses D, selon le procédé et comme cela sera expliqué par la suite en détail, les réceptacles R remplis sont éjectés axialement dans un rail d'évacuation 44 qui est par exemple situé en face d'une glissière 38 au pas suivant de rotation du barillet 36, c'est-à-dire 1/12ème de tour après la position de dépose des doses dans les réceptacles R. L'utilisation d'une installation automatisée à barillet du type de celle schématisée aux figures 1 et 2 permet d'augmenter les cadences de remplissage des réceptacles R. On décrira maintenant en détail le procédé selon l'invention en se référant aux figures 3 à 7. A la figure 3, le tambour 20 est en rotation et il se forme un film F d'épaisseur sensiblement constante, cette épaisseur E dépendant essentiellement de la vitesse de rotation du tambour 20 ainsi que de la nature du produit 18. Une première faculté de réglage des doses D prélevées selon le procédé consiste donc à régler l'épaisseur E en réglant la vitesse de rotation du tambour 20. A la figure 4, on plonge verticalement vers le bas l'extrémité inférieure libre 30 du doigt de prélèvement 26 dans le film F de manière que, par capillarité et compte tenu des phénomènes tensioactifs, une couche de produit 18 se dépose sur la surface externe de la portion de l'extrémité libre 30 du doigt de prélèvement 26 qui est plongée dans le film F. La quantité de produit constitutive de la couche détermine la dose D de produit qui demeure sur la surface externe de l'extrémité libre 30 du doigt de prélèvement 26 après que ce dernier ait été extrait verticalement hors du film F comme cela est illustré à la figure 5. Bien entendu, les dimensions de l'extrémité 30 et la profondeur de trempe P participent aussi de manière précise à la détermination de la quantité de produit prélevé qui constitue la dose D. Le prélèvement par trempe de l'extrémité inférieure 30 dans le film F est effectué de préférence après avoir arreté la rotation du tambour 20. La dépose de la dose D portée par l'extrémité inférieure 30 du doigt de prélèvement 26 s'effectue, au poste de dépose, en animant le doigt de prélèvement 26 d'une course verticale vers le bas jusqu'à ce que son extrémité inférieure, qui porte la couche constitutive de la dose D, vienne en contact avec une portion de surface interne d'un réceptacle R, de préférence avec le fond du réceptacle R. Ce contact du produit constitutif de la dose D avec la surface du réceptacle provoque la dépose de la dose D par capillarité, la dose D demeurant dans le réceptacle R, après extraction verticale du doigt de prélèvement 26 comme on peut le voir à la figure 7. En fonction de la viscosité du produit et de la nature des matériaux constitutifs du réceptacle R et du doigt 26, 30, la totalité de la couche qui enrobait précédemment l'extrémité inférieure 30. se dépose dans le fond du réceptacle R, ou seulement une partie de cette quantité. Toutefois, dans tous les cas, le réglage précis des différents paramètres permet, grâce au procédé selon l'invention, de déposer des doses d'un poids très réduit et selon une valeur très précise, et ceci à très grandes cadences. Par exemple, la mise en oeuvre du procédé avec une installation du type de celle schématisée aux figures 1 et 2 permet la formation et la dépose de doses D de l'ordre de 100 microgrammes à une cadence de 3 secondes par cycle de prélèvement et de dépose selon l'invention. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. A titre de variante ou de complément, il est par exemple possible de régler la température du bain de produit 18 ou de l'extrémité 30 du doigt de prélèvement 26. L'extrémité libre du doigt de prélèvement peut être réalisée sous la forme d'un tronçon de tube dont les parois cylindriques interne et externe sont mouillées lors du prélèvement de la dose. L'invention n'est pas non plus limitée à la mise en oeuvre du procédé au moyen de l'installation illustrée, différentes techniques de transfert et de manipulation à cadence élevée des réceptacles pouvant notamment être utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de prélèvement selon l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour former et déposer une dose déterminée (D) d'un produit visqueux (18), liquide ou pâteux, notamment à base de silicone, caractérisé en ce qu'il consiste à a) former un film (F) d'épaisseur déterminée dudit produit b) tremper dans le film, selon une profondeur déterminée, I'extrémité inférieure libre (30) d'un doigt de prélèvement (26) sur laquelle une couche de produit se forme par capillarité c) extraire l'extrémité inférieure (30) du doigt de prélèvement (26) hors du film (F) ; et d) déposer la couche de produit (D) formée dans un réceptacle (R) en amenant l'extrémité libre (30) du doigt de prélèvement (26) au contact d'une paroi d'un réceptacle (R) pour provoquer le dépôt par capillarité du produit constitutif de la couche (D) préalablement formée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour former un film (F) d'épaisseur déterminée dudit produit, on fait tourner à une vitesse déterminée un tambour (20) d'axe horizontal (A1) dont la partie inférieure (22) est immergée dans un bain (16) du produit (18) et dont la paroi cylindrique périphérique (24) se recouvre d'un film d'épaisseur déterminée du produit. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on trempe l'extrémité inférieure libre (30) du doigt de prélèvement (26) dans une partie du film (F) formé sur la paroi cylindrique périphérique (24) du tambour (20) située à la partie supérieure (28) de ce dernier opposée à sa partie inférieure immergée (22). 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que, avant de tremper l'extrémité inférieure (30) du doigt de prélèvement (26) dans le film (F), on arrête la rotation du tambour (20). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour faire varier le volume et/ou la masse de la dose déterminée (D) de produit à former et à déposer, on fait varier l'épaisseur (E) du film (F) et/ou la profondeur (P) de trempe de l'extrémité inférieure libre (30) du doigt de prélèvement (26) et/ou les dimensions de l'extrémité inférieure du doigt de prélèvement. 6. Procédé selon la revendication 5 prise en combinaison avec la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que pour faire varier l'épaisseur (E) du film (F), on fait varier la vitesse de rotation du tambour (20). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure (30) du doigt de prélèvement (26) est un tronçon de cylindre circulaire d'axe vertical qui est délimité axialement vers le bas par un disque (32) perpendiculaire à l'axe du tronçon de cylindre. 8. Installation (10) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste (12) de formation d'un film (F) d'épaisseur déterminée du produit (18), au moins un doigt de prélèvement (26) et des moyens (T) de transfert du doigt de prélèvement (26) du poste (12) de formation du film (F) vers un poste (14) de dépose comportant des moyens d'alimentation en réceptacles vides (R) et des moyens d'évacuation des réceptacles après dépôt d'une dose déterminée (D) de produit. 9. Installation (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs doigts de prélèvement (26) agencés en série de manière à permettre le prélèvement et le dépôt simultanés de plusieurs doses déterminées (D) de produit dans autant de réceptacles que de doigts de prélèvement.