Brevet FR2857007A1 — publié le 20050107

La présente invention concerne les procédés pour la création de motifs satinés ou dépolis sur la surface d'objets en verre, tels que bouteilles, flacons, verre et analogues. Elle vise plus particulièrement un procédé visant à obtenir des effets visuels de ce genre sur des objets réalisés en verres connus par les spécialistes sous le nom de verres d'emballage et destinés notamment à. contenir des produits alimentaires de toute viscosité tels que les boissons, par exemple le cognac, ou la vodka, ou la bière, ou la limonade ou l'eau minérale et autres. Certains de ces produits pouvant être considérés comme de grande consommation, un tel procédé doit donc pouvoir être réalisé en flux tendu et à une cadence élevée, ce qui implique qu'il doit pouvoir être entièrement mécanisé, depuis le moment où un article est prélevé sur un stock, par exemple sur une palette de transit depuis un utilisateur, jusqu'à celui où le produit fini est déposé sur un stock en formation, par exemple une palette de transit vers un autre utilisateur. Jusqu'à présent, pour cette catégorie de verre, les seules techniques utilisées reposaient sur un enlèvement de matière, soit par attaque aux acides fluorhydrique et/ou chlorhydrique, soit par attaque mécanique par sablage, ou sur le dépôt électrostatique d'un émail pulvérulent. Or, ces procédés ne sont pas sans présenter de nombreux inconvénients. En particulier, le procédé d'attaque chimique exige la manipulation d'acide fluorhydrique et/ou chlorhydrique additionné de sels de fluor, qui est toujours délicate et entraîne en outre le rejet dans l'environnement de produits toxiques et polluants tels que sels fluorés ou composés d'ammoniaque. De plus, le risque alimentaire n'est pas nul puisqu'il n'est jamais possible de garantir l'absence de produits fluorés à l'intérieur de l'article traité. Le procédé de sablage ne permet pas d'obtenir des résultats satisfaisants du point de vue de l'esthétique visuelle et du toucher et laisse subsister à la surface des articles traités des particules abrasives de nature à réduire la durée de vie de ces articles et en outre d'endommager les installations en aval (convoyeurs, tireuses, étiqueteuses,...). Le procédé de pulvérisation électrostatique ne permet pas d'obtenir l'indépendance des paramètres visuels et de rugosité : la rugosité est inversement proportionnelle à la température de cuisson; La brillance et la transparence du décor sont proportionnelles à la température de cuisson. Il n'est possible d'obtenir une gamme de brillance et de transparence qu'au détriment de la rugosité de la surface. Plus l'esthétique visuelle est mate et opaque, plus la surface de l'article traité est rugueuse et abrasive, de nature à laisser des traces visibles sur un article lors du contact entre articles et/ou entre un article et son emballage et à endommager les installations en aval (convoyeurs, tireuses, étiqueteuses, vis sans fin, ...). Un autre inconvénient de ce procédé est la sensibilité du procédé aux conditions extérieures que sont la température de cuisson des articles à traiter, l'hygrométrie, et le type et la quantité de traitement verrier déposé en amont sur l'article. Suivant les variations de ces paramètres, la poudre d'émail n'adhère pas de façon identique et homogène sur l'ensemble de la surface, créant des zones de brillance et transparence différentes sur la surface d'un article traité telles que marbrures ou craquelures. Le présent procédé est destiné à se substituer à ces technologies en en écartant tous les inconvénients. Dans ce but, l'invention concerne un procédé de dépôt, sur la totalité ou non de la surface d'objets en verre, destinés ou non à l'emballage de produits alimentaires de toute viscosité, tels que des flacons, des bouteilles ou des verres, d'un décor constitué par un revêtement d'une composition d'émail ne contenant aucun métal lourd du groupe Pb, Cd, Hg et Criv, comme par exemple celui suggéré dans le brevet français N 2 825 697, produisant, après cuisson, un aspect visuel et/ou tactile dépoli ou satiné et/ou coloré, ledit procédé consistant au dépôt sur la surface dudit objet dudit émail sous forme d'une fritte mélangée à un solvant à base d'eau par un procédé électrostatique à température ambiante puis à la cuisson dudit émail ainsi déposé sur ledit objet. Par décor, on entend ici toute application de produit sur la surface de l'objet destinée à être visible, comme une marque ou un dessin, et/ou à produire un effet visible, comme le dépolissage de la totalité ou non de la surface de l'objet. 2857007 -3- Le premier avantage du procédé réside dans la faible rugosité et la non abrasivité de la surface de l'article ainsi décoré, et dans l'absence de dépendance entre d'une part la courbe de cuisson et l'apparence de l'objet ainsi décoré (transparence, brillance) et d'autre part la rugosité moyenne de la surface de l'objet ainsi décoré. Ce premier avantage signifie qu'il est possible de réaliser une gamme complète de transparence et brillance avec un même émail, avec les mêmes conditions de dépôt duit émail, en faisant varier la température de cuisson de l'article ainsi traité, sans que la rugosité moyenne de la surface dudit article ne varie, et en conservant une surface d'objet traité moins abrasive et moins rugueuse que la surface d'un objet traité par satinage chimique ayant les mêmes caractéristiques de brillance et transparence. Le second avantage du procédé réside dans la faible sensibilité du procédé envers les conditions extérieures comme la température ambiante, l'hygrométrie ambiante, la température de l'objet lorsqu'elle est comprise entre 10 et 30 C, le traitement appliqué en amont sur la surface de l'objet, la composition du verre constituant l'objet. Ce procédé renforce également la résistance à la rayure de l'objet traité. La technique de projection électrostatique de produits liquides est par ailleurs bien connue dans son principe et présentée notamment dans le brevet anglais N 833996. Toutefois, dans le cadre de la présente invention, elle a subi un certain nombre d'adaptation formant des caractéristiques essentielles de l'invention. En premier lieu, le produit projeté sur l'objet en verre est une poudre d'émail dont le diamètre d'une grande majorité des particules est supérieur à 1 micron, mélangée à un produit à l'eau. Cette composition permet de dépolir l'objet en verre de façon indélébile et visuellement similaire au satinage chimique tout en gardant une rugosité moyenne de surface inférieure à celle obtenue par satinage chimique. En second lieu, on a constaté, selon une autre caractéristique de l'invention, qu'une pulvérisation préalable d'eau à l'intérieur de l'objet et/ou d'un promoteur d'adhérence, comme par exemple un silane, sur la surface extérieure de l'objet, permettait 2857007 -4- d'augmenter le rendement du procédé, c'est-à-dire la proportion de composition liquide adhérant sur l'objet par rapport à la quantité de composition liquide totale pulvérisée. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé pourra se concevoir à partir d'un convoyeur aérien à chaîne sur lequel se fixent les tiges métalliques (3) qui soutiennent les pièces servant de préhension des objets, permettant de traiter 4000 objets par heure en moyenne et de faire tourner sur eux-mêmes les objets durant le cycle de production de ce dispositif. Le cycle de production d'un tel dispositif comprend le repérage et le chargement des objets sur les préhenseurs; le dépoussiérage de la surface des objets traités, opération mécanique et/ou thermique et/ou électrostatique; l'application éventuelle d'un liquide (eau, promoteur d'adhérence,...) ; l'application de la composition liquide, par exemple en cabine d'émaillage; le brossage du bas de l'objet qui sera en contact avec l'arche de cuisson; le déchargement de l'objet sur un convoyeur; le nettoyage des tiges soutenant l'objet traité. L'ensemble tige-préhenseur lié à la chaîne du convoyeur est représenté en figure 1, et peut être mis en rotation par rapport à son axe vertical. Si l'on considère que la composition liquide est projetée suivant la technique connue de projection électrostatique à l'aide d'un ou plusieurs pistolets pneumatiques et/ou pulvérisateurs électrostatique à bol tournant et/ou disques tournant, une caractéristique de l'invention consiste à réaliser la pièce de préhension de l'objet à l'aide d'ailettes métalliques (4) en contact avec la tige (3), elle-même en contact avec l'installation (5) mise à la terre afin de porter le potentiel de l'objet traité au potentiel de la terre. La tige (3), ainsi que les parties de l'objet traité que l'on veut conserver vierges sont gainées par des pièces isolantes (1 et 2) électriquement, réalisées par exemple dans des matériaux tels que téflon , nylon ou PVC. Cet ensemble isolant permet également, à l'aide de la came (6) de pousser sur la partie haute de l'objet traité pour le décrocher du dispositif de mise en oeuvre du procédé en fin de cycle de production et le déposer sur un convoyeur au sol qui l'emmènera vers le dispositif de cuisson. 2857007 -5 La pièce 1 permet l'isolation de la tige métallique et soutient la came qui donne le mouvement de décrochage de l'objet traité. La pièce 2 permet l'isolation des parties de l'objet traité 5 que l'on souhaite conserver vierges, et ses dimensions peuvent varier suivant les dimensions de l'objet traité. Durant le cycle de production, l'objet traité maintenu par le préhenseur et la partie de la tige isolée électriquement entre dans une cabine d'émaillage munie d'un dispositif de pulvérisation électrostatique comprenant au moins un pulvérisateur électrostatique à bol tournant et/ou disques tournants, réglés suivant les paramètres préconisés par leurs constructeurs, qui projette la composition liquide, et un système de filtration composé de filtres revêtus de téflon" et comportant un système de décolmatage automatique, et un bac permettant de recueillir les résidus ainsi extraits. La portion de la composition liquide qui ne s'est pas déposée sur la surface de l'objet, est ainsi récupéré dans le système de filtration de l'installation et/ou séché et/ou tamisé en vue de l'utiliser à nouveau après mélange avec un produit à base d'eau. A cet égard, l'atmosphère de la cabine sera maintenue en légère surpression afin d'empêcher l'entrée de poussières qui pourraient compromettre le recyclage de la composition d'émail. Durant la phase de passage en cabine d'émaillage, la tige, le préhenseur et l'objet traité sont mis en rotation par rapport à leur axe vertical. L'objet traité est transféré après son décrochage du dispositif de mise en oeuvre du procédé sur un dispositif de cuisson, comme par exemple une arche de cuisson de décor sur verre, où la composition d'émail sur sa surface est cuite à une température de l'ordre de 600 C. Bien évidemment, cette installation est un exemple, et l'utilisation de toute autre machine ou installation permettant la 35 mise en oeuvre automatique et/ou mécanisée du présent procédé est comprise dans la présente invention. Le procédé selon l'invention peut être conjugué avec les procédés connus pour le décor d'objets en verre au moyen d'autres émaux, vernis, encres, films plastiques thermorétractables, ou produits polymérisables. Revendications 1- Un procédé de dépôt, sur la totalité ou non de la surface d'objets en verre, d'un décor constitué par un revêtement d'une composition d'émail ne contenant aucun métal lourd du groupe Pb, Cd, Hg et Cri', produisant, après cuisson, un effet visuel et/ou tactile dépoli ou satiné et/ou coloré, ledit procédé consistant, - à procéder, après dépoussiérage de la surface de l'objet, au dépôt, sur la surface dudit objet dudit émail sous forme d'une fritte mélangée à un solvant à base d'eau par un procédé électrostatique à température ambiante, dans lequel, au cours du passage de l'objet dans l'installation d'application électrostatique, ladite composition est projetée par la technique de pulvérisation électrostatique par un ou plusieurs pistolets pneumatiques et/ou pulvérisateurs électrostatiques à bol tournant et/ou disques tournants, l'objet étant mis au potentiel de la terre par contact avec le préhenseur métallique, en contact avec la tige, elle-même en contact avec l'installation mise à la terre, - puis au chauffage dudit émail sur ledit objet cuisant ledit émail, 2- Un procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est procédé, avant le dépoussiérage dudit objet, à une projection d'eau à l'intérieur dudit objet, 3- Un procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il est procédé, après dépoussiérage de la surface de l'objet et préalablement au dépôt d'émail à une pulvérisation d'un promoteur d'adhérence, comme par exemple un silane, sur la surface extérieure dudit objet, 4- Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la partie de composition liquide qui n'a pas été déposée sur l'objet est recueillie par un système de filtration sous aspiration et recyclée pour l'installation d'application électrostatique. 5- Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la température de cuisson après l'application électrostatique est de l'ordre de 600 C 6- Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans 5 lequel la partie de l'objet traité qui doit être en contact avec le matériel de cuisson est brossée après l'application électrostatique.