Brevet FR2775064A1 — publié le 19990820

Procédé pour le séchage de corps creux et dispositif pour la mise en oeuvre. L'invention concerne un procédé pour le séchage de corps creux. Elle s'applique tout particulièrement, quoique non exclusivement, au séchage de récipients entre leur fabrication et leur remplissage, ou bien encore au séchage de préformes ou d'ébauches de récipients lors de processus de fabrication de récipients. Elle concerne encore un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Par séchage, au sens de la présente invention, il faut entendre une procédure tendant à faire disparaître des traces ou un faible volume de liquide subsistant à l'intérieur ou sur les parois d'un corps creux. Le séchage est donc une opération qui peut suivre par exemple l'égouttage ou le vidage d'un corps creux après une opération de nettoyage de rinçage, ou de stérilisation, ayant nécessité le remplissage préalable du corps creux; il peut s'agir encore de supprimer les résidus ou traces d'un agent de stérilisation ou de tout autre agent de traitement préalablement déposé sur les parois externes ou internes du corps creux. Des applications toutes particulières de l'invention sont - le séchage de récipients ayant subi l'un des traitements susmentionnés entre leur fabrication et leur remplissage, tels que, par exemple, un nettoyage, un rinçage, une stérilisation entre la sortie de la chaîne de fabrication et l'entrée de la chaîne de remplissage, ou bien encore un nettoyage, un rinçage ou une stérilisation après une première utilisation, en vue d'une utilisation ultérieure; - le séchage de préformes de récipients en matière plastique (PET, PEN,...) immédiatement avant leur introduction dans une machine de fabrication de récipients stériles; - le séchage de tubes ou conduits divers. Bien entendu, les exemples mentionnés ci-avant ne sont pas limitatifs, mais donnent simplement un aperçu du champ d'application possible de l'invention. Les procédés de séchage et les dispositifs correspondants connus jusqu'alors ne sont pas adaptés en ce sens qu'ils ne permettent pas d'assurer une répartition de l'agent de séchage sur l'ensemble de la surface interne, encore appelée paroi intérieure, du corps creux lorsque c'est essentiellement cette surface qui doit être séchée; par ailleurs, les dispositifs connus ne sont pas "universels" en ce sens qu'ils ne permettent pas le traitement de corps creux ayant des formes distinctes les uns des autres, ou bien encore qu'ils ne sont pas adaptés au traitement de tout type de matière. Une solution connue pour sécher des corps creux consiste à chauffer ces derniers afin d'évaporer le restant de liquide qui s'y trouve. Cette solution n'est pas adaptée au séchage de récipients en matière thermosensible, tels que les récipients ou leurs préformes en matière plastique polymère (PET, PEN, ...) car la température requise pour parvenir à l'évaporation est suceptible de provoquer une détérioration (déformation, modification des propriétés physico-chimiques) des récipients. Par ailleurs, elle n'est pas adaptée à des cadences élevées de traitement. Une autre solution consiste à insuffler de l'air chaud dans les corps creux. Cette solution ne permet pas d'obtenir un séchage correct avec de fortes cadences, d'une part; elle n'est pas adaptée à certaines formes de corps creux, d'autre part. En effet, il n'est pas possible d'obtenir un séchage correct et rapide, car l'insufflation d'air chaud entraîne l'apparition de noeuds et de ventres de compression dans le corps creux avec, pour conséquence, des phénomènes turbulents s'opposant à un balayage correct, donc à un séchage correct, de l'intérieur du corps creux. En conséquence, il faut que le flux d'air chaud soit appliqué pendant une durée importante pour que l'ensemble des surfaces à sécher ait été balayé. Cette solution est donc difficilement applicable à certains types de matières thermosensibles puisque certaines zones vont être exposées pendant un temps significatif au flux d'air chaud, ce qui risque de provoquer leur détérioration. Cette solution n'est pas adaptée au séchage de corps creux ayant des formes particulières telles que les bouteilles ou les flacons. En effet, le flux d'air chaud est insufflé par l'ouverture (le col) du corps creux qui est de faible diamètre par rapport aux autres parties du corps creux. Les phénomènes précités (noeuds et ventres de compression) sont amplifiés et il est très difficile de sécher l'intérieur de l'épaule de ces corps creux, c'est-à-dire la partie s'évasant entre le goulot et le corps. L'invention a donc pour objet un procédé et un dispositif qui ne présentent pas l'un ou l'autre les inconvénients précités, à savoir qui permettent : un séchage de l'ensemble de la surface; une possibilité d'application, sans modification notable du dispositif, en cas de changement de corps creux à sécher; une application à tout type de corps creux (bouteilles, pots, flacons, vasques, tubes...); une application à tout type de matériau. Selon l'invention, un procédé pour sécher des corps creux, notamment des récipients ou des préformes de récipients, est caractérisé en ce qu'il consiste à provoquer un courant gazeux d'entraînement d'un agent de séchage vers l'ensemble des surfaces afin de le répartir sur la totalité desdites surfaces. Ainsi, en entraînant, c'est-à-dire en guidant l'agent sur les surfaces, on en obtient une répartition correcte contrairement aux dispositifs où on projette ou insuffle l'agent à l'intérieur. Un simple entraînement de l'agent, après son introduction, rend le procédé utilisable avec tout type de matériau; comme il sera expliqué plus loin, le procédé peut être mis en oeuvre avec un dispositif relativement simple utilisable pour tout type de corps creux quelles que soient leurs formes ou dimensions, et sans qu'il y ait besoin de le modifier notablement lorsque la forme et/ou les dimensions du corps sont changées. Un autre avantage est que l'entraînement de l'agent par un courant d'entraînement gazeux permet de réaliser le séchage quelle que soit la disposition du corps creux, c'est-à-dire quelle que soit la position de son ouverture (haut, bas ou autre). Selon une autre caractéristique, l'introduction de l'agent est provoquée par l'extérieur du corps creux, à proximité de son ouverture, et le courant d'entraînement est réalisé en provoquant une aspiration de l'agent à l'aide de moyens d'aspiration agissant à l'opposé de l'ouverture dans le corps creux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite en regard des figures annexées, sur lesquelles - la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif pour sécher des corps creux conformément à 1 'invention; - la figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif préféré; - la figure 3 est un schéma d'une variante des dispositifs des figures 1 et 2 applicable au séchage de tubes ou de conduits. Le dispositif représenté à la figure 1 comporte un générateur 1 d'agent de séchage. L'agent de séchage peut être un gaz sec ou chaud, tel que de l'air, ou tout autre agent adapté (produit dessicant par exemple) Dans une mise en oeuvre, où l'agent est de l'air chaud, le générateur 1 est un générateur d'air chaud à haute température. Dans une mise en oeuvre préférée, l'agent de séchage est une flamme et le générateur 1 est alors un brûleur. D'autres variantes sont bien entendu à la portée de l'homme du métier, sans qu'il soit besoin de les détailler davantage. Comme illustré sur la figure 1, le générateur 1 est disposé à l'extérieur du corps creux 2 (ici une préforme de récipient), à proximité de l'ouverture de ce dernier, et la sortie du générateur est orientée de façon que l'agent puisse être dirigé vers l'intérieur du corps creux. Conformément à l'exemple illustré sur la figure 1 où le corps creux 2 est du type ouvert à une seule de ses extrémités (récipient, préforme de récipient par exemple), un tube 3 est introduit dans le corps creux par son ouverture 4. Une extrémité 5 du tube est à proximité d'une zone du corps creux distale de l'ouverture (la zone de fond dans le cas d'un récipient); l'autre extrémité du tube est située hors du récipient et est reliée soit directement, soit par le biais d'un conduit 6 à une source d'aspiration 7. De préférence, comme illustré sur la figure, l'axe longitudinal du tube 3 est aligné sur celui du corps creux. Par ailleurs, la section extérieure du tube est sensiblement inférieure à la section intérieure de l'ouverture du corps creux pour que l'agent de séchage puisse pénétrer dans le corps creux par l'espace périphérique subsistant entre le tube et l'ouverture du corps creux. Pour la mise en place ou le retrait du corps creux 2 relativement au dispositif, il est prévu des moyens permettant un déplacement axial relatif entre le corps creux 2 et au moins le tube 3. Ainsi, dans une mise en oeuvre, au moins le tube 3 est coulissant dans le sens axial (double flèche 8) pour permettre la mise en place ou le retrait du corps creux 2 relativement au dispositif. Ainsi, le corps creux 2 peut être amené en regard du dispositif par simple translation latérale en effaçant le tube du trajet d'amenée du corps creux. Il est ainsi possible d'utiliser, pour assurer la mise en place du corps creux, des systèmes de transfert connus en soi, tels que des mécanismes à pinces de transfert, montés sur des bras articulés, ou encore des mécanismes à roues ou plateaux de transfert comportant des encoches ou alvéoles de guidage des corps creux. Alternativement, il est envisagé que la mise en place du corps creux s'effectue en lui faisant subir une translation axiale, le tube 3 restant fixe. Dans une variante, seul le tube 3 est coulissant. Il coulisse donc relativement au corps creux, et au générateur 1 lors de la mise en place ou du retrait du corps creux. Dans une variante, c'est le tube 3 et le générateur 1 qui sont translatés axialement lors de la mise en place ou du retrait du corps creux 2. L'ouverture 4 du corps creux 2 est placée en regard de la sortie du générateur 1, sans toutefois venir à son contact. De préférence, lorsque le séchage a lieu lors d'un processus de stérilisation, le dispositif est maintenu dans une ambiance d'air stérile en surpression pour éviter que des particules ou poussières supplémentaires ne pénètrent dans les corps creux à stériliser. Pour cela, des moyens connus sont utilisés, tels qu'une chambre d'isolation sous flux laminaire d'air stérile dans laquelle est installé le dispositif. Après que le dispositif (tube 3, générateur 1) et le corps creux 2 ont été mis en position relative correcte l'un par rapport à l'autre, de l'agent de séchage est généré par le générateur 1. L'aspiration engendrée par les moyens 7 d'aspiration au travers du tube 3 débouchant (en 5) à proximité du fond du corps creux 2 crée un courant d'entraînement de l'agent de séchage qui est alors dirigé à l'intérieur du corps creux (flèches 9) et assèche la surface interne du corps creux. Comme déjà mentionné, l'agent de séchage employé peut être un gaz sec, un produit dessicant, ou encore de la chaleur. L'avantage de l'aspiration est qu'elle permet non seulement l'entraînement de l'agent sur l'ensemble des parois, mais qu'elle permet aussi son retrait lorsqu'il s'agit d'un produit dessicant. Cependant, de préférence, le séchage s'effectue en utilisant de la chaleur : ceci est particulièrement avantageux lorsque le séchage apparaît lors d'un processus de stérilisation. Dans ce cas, le générateur 1 est un générateur de chaleur: il peut être constitué par une buse d'air chaud à haute température ou par un brûleur. La chaleur ou la flamme est dirigée vers l'orifice 4 et simultanément une aspiration est créée dans le corps creux pour canaliser la flamme ou la chaleur vers les parois. L'emploi d'une flamme ou d'un générateur d'air chaud n'est pas contre-indiqué pour le séchage de corps creux en matière thermosensible, tels que des récipients ou des préformes de récipients en matière thermoplastique. En effet, le temps d'exposition à la chaleur est très faible. Compte tenu de l'inertie thermique du matériau, l'air chaud dirigé a uniquement une fonction de balayage ou de séchage du corps creux. Toutefois, lorsque le corps creux à sécher est en matière thermosensible, il est préférable de prévoir des moyens pour empêcher un transfert direct entre la sortie du générateur 1 de chaleur (buse ou brûleur) et le corps creux 2. La figure 2 illustre un mode de réalisation possible d'un dispositif comportant des moyens pour empêcher le transfert direct. Les moyens comportent un carter 10, en matériau résistant à la chaleur, cylindrique dans l'exemple illustré, et ouvert à l'une de ses extrémités. L'extrémité ouverte du carter 10 est en regard de l'ouverture du corps creux 2, ici un récipient tel qu'une bouteille, sans toutefois venir à son contact, pour, d'une part, éviter une détérioration du corps creux lorsqu'il est en matériau thermosensible et, d'autre part, permettre une bonne circulation de la chaleur. Des essais ont montré qu'un écartement compris entre 0,1 mm et 5 mm permettaient d'obtenir de bons résultats. Par ailleurs, un orifice ll est ménagé dans la paroi du carter 10, et la sortie du générateur 1 est dirigée vers cet orifice. Comme montré sur cette figure 2, le tube 3 est droit et traverse une paroi du carter 10, par exemple celle opposée à l'ouverture en regard du corps creux. Dans une variante, le tube pourrait être coudé et traverser la paroi cylindrique. Lorsque le dispositif est en fonctionnement, la chaleur est dirigée vers le corps creux, non pas directement, mais en transitant par le carter 10. Les essais effectués ont par ailleurs mis en évidence que l'emploi d'un dispositif conforme à celui de la figure 2, est d'un meilleur rendement que celui de la figure 1 où l'agent (chaleur ou autre) est dirigé directement vers le corps creux. En effet, le carter 10 contribue à provoquer un effet directif sur l'agent. Cette variante constitue donc un mode de réalisation préféré. En outre, lorsque l'agent est de la chaleur, il est souhaitable de prévoir des moyens complémentaires de protection de l'ouverture du corps creux, tels qu'une plaque 12 de protection de l'ouverture du corps creux entourant au moins partiellement le carter ll et disposée entre l'orifice ll de passage de l'air chaud ou de la flamme et l'ouverture du carter 10 côté corps creux 2, comme visible sur cette figure 2. De préférence, comme illustré, la plaque est prolongée par un rebord périphérique coiffant plus largement l'ouverture du corps creux. De préférence, la phase de séchage du corps creux s'effectue en deux étapes : une première où l'agent de séchage (flamme, ou air chaud, ou autre), est dirigé vers le corps creux, l'aspiration étant active; et une seconde où l'aspiration continue alors que l'agent n'est plus appliqué, de façon à ce que tous les résidus de produit mouillant et d'agent, qu'il s'agisse de gaz, de chaleur, ou de produit dessicant, soient évacués au mieux. A titre indicatif, on parvient à assécher des préformes de récipients en matière thermoplastique en appliquant une flamme pendant 1 à 3 secondes à l'orifice ll et en continuant l'aspiration entre 2 et 6 secondes. Sur la figure 3, on a illustré un schéma de principe de l'invention, lorsqu'elle est appliquée au séchage de corps creux ouverts à deux de leurs extrémités. C'est par exemple le cas de tubes ou de conduits divers. Dans ce cas, l'aspiration est réalisée non pas à l'aide d'un tube traversant le corps creux 13, et débouchant à l'extrémité 14 du corps creux opposée à celle 15 près de laquelle se trouve le générateur 1 et, de préférence, le carter 10,11,12, comme représenté : elle est réalisée à l'aide d'un tube 16 situé à l'extrémité 14 ouverte du corps creux opposée à celle 13 près de laquelle se trouve le générateur 1 et le carter 10. Le tube 16 est connecté à des moyens d'aspiration 17. Les dispositifs décrits aux figures 1, 2, 3 peuvent faire partie d'une installation plus vaste de traitement. Ils peuvent être par exemple en aval ou en amont d'une machine de fabrication de corps creux tels que des tubes ou des récipients qu'il convient de sécher suite par exemple à une opération de nettoyage ou de stérilisation, soit de corps creux après leur fabrication, soit de préformes ou ébauches de corps creux avant leur fabrication. Ils peuvent encore être présents en amont d'installations de remplissage, ou encore d'installations de fabrication / remplissage, lorsque les corps creux sont des récipients. Bien entendu, llinvention n'est pas limitée aux seuls modes de réalisation et d'application décrits. Elle en embrasse tous les équivalents et variantes de réalisation ou d'application possibles. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour sécher des corps creux (9), du genre consistant à mettre en contact avec les surfaces à sécher un agent de séchage, caractérisé en ce qu'il consiste à provoquer un courant gazeux d'entraînement de l'agent vers l'ensemble des surfaces à sécher, afin de répartir l'agent sur la totalité desdites surfaces. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'introduction de l'agent est réalisée par l'extérieur du corps creux, à proximité de son ouverture (4;15), et le courant d'entraînement est réalisé en provoquant une aspiration de l'agent à l'aide de moyens d'aspiration (7;17) agissant dans le corps creux, à l'opposé de ladite ouverture. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent de séchage est de la chaleur. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent de séchage est un gaz stérile sec ou chaud. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agent de séchage est stérile. 6 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la chaleur est obtenue à l'aide d'une buse d'air chaud. 7 - Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la chaleur est obtenue à l'aide d'une flamme injectée par un brûleur et entraînée par aspiration à l'intérieur du corps creux, à l'aide de moyens d'aspiration agissant dans ce dernier, à l'opposé de son ouverture. 8 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) de génération d'un agent de séchage, des moyens (3,6,7;16,17) pour provoquer un courant gazeux d'entraînement de l'agent vaporisé vers les surfaces intérieures d'un corps creux (2;13) lorsque ce dernier est en place relativement au dispositif. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un carter (10) disposé à l'extérieur du corps creux (2;13) à proximité de l'ouverture de ce dernier, et pourvu : d'une ouverture (11) en regard de la sortie des moyens (1) de génération de l'agent de séchage; d'une extrémité ouverte ayant une forme et des dimensions intérieures correspondant sensiblement à celles de l'ouverture intérieure du corps creux. 10 - Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9 caractérisé en ce que les moyens pour provoquer le courant gazeux sont constitués par un tube (3;16) relié à une source d'aspiration (7;17). 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le corps creux étant en forme de récipient, c'est-àdire ouvert à l'une de ses extrémités et fermé à l'autre, le tube (3) est introduit par l'ouverture du corps creux; le tube possède une extrémité débouchant à proximité du fond du corps creux, et sa seconde extrémité, à l'extérieur du corps creux, est reliée à la source d'aspiration (7). 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le tube (3) traverse une paroi du carter (10). 13 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le corps creux (13) étant un tube ou un conduit ouvert à deux extrémités opposées, l'aspiration est effectuée en disposant le tube (16) d'aspiration à l'extrémité (14) du corps creux opposée à celle (15) où s'effectue l'introduction d'agent de séchage. 14 - Dispositif selon l'une des revendications 8 à 13 caractérisé en ce qu'il est situé dans un flux laminaire de gaz stérile, tel de l'air. 15 - Installation de fabrication et/ou de remplissage de corps creux, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif selon l'une des revendications 8 à 14.