Brevet FR2912998A1 — publié le 20080829

La présente invention concerne un élément constitutif d'un organe de distribution de produit fluide, tel qu'une pompe ou une valve. Ce genre d'organe de distribution est fréquemment utilisé dans les domaines de la cosmétique, de la parfumerie ou encore de la pharmacie pour réaliser des distributeurs de produit fluide. Outre l'élément constitutif, l'invention concerne également un organe de distribution et un distributeur de produit fluide. La présente invention n'est toutefois limitée aux seules pompes et valves, mais peut également s'appliquer à tous types d'organes de distribution permettant de distribuer un produit fluide, liquide ou pulvérulent, à partir d'un réservoir de produit fluide. De manière conventionnelle, l'organe de distribution de produit fluide comprend plusieurs éléments constitutifs qui sont réalisés séparément, puis assemblés pour constituer l'organe de distribution. En général, la plupart des éléments constitutifs sont réalisés en matière plastique, par exemple par injection/moulage. Certains éléments constitutifs peuvent également être réalisés en métal. L'organe de distribution comprend en général un corps qui est destiné à être monté fixement dans une ouverture d'un réservoir de produit fluide. Pour cela, on peut utiliser tous types de moyens de fixation, à encliqueter, à visser ou à sertir. L'entrée de l'organe de distribution formée au niveau de la partie inférieure du corps est conventionnellement pourvue d'un clapet anti-retour qui obture sélectivement l'entrée de l'organe de distribution. L'organe de distribution comprend également un piston qui est destiné à coulisser de manière étanche à l'intérieur d'un fût de coulissement généralement formé par le corps. Pour déplacer ce piston, l'organe de distribution comprend en général une tige d'actionnement surmontée d'un poussoir sur lequel l'utilisateur peut appuyer pour déplacer la tige d'actionnement et ainsi le piston. Pour amener le piston et la tige d'actionnement vers leur position de repos, l'organe de distribution comprend en général un ressort de rappel. La tige d'actionnement est ainsi repoussée en position de repos par le ressort contre un autre élément constitutif de l'organe de distribution qui est souvent désigné sous le terme de virole . Ainsi il existe dans un organe de distribution tel qu'une pompe ou une valve plusieurs éléments constitutifs dont le choix des matériaux exige de prendre en compte tant les contraintes mécaniques (sensibilité de structure, chocs) et physico-chimiques (chocs thermiques, perméabilité à la vapeur d'eau et aux gaz) que les contraintes organoleptiques (perte d'arôme, d'eau, prise de goût) et de compatibilité avec le produit à distribuer (migration contenant/contenu). Tout autant que le choix des matériaux, leurs procédés de fabrication sont aussi à considérer, car ils peuvent laisser des résidus incompatibles ou risquant de réagir avec le produit à distribuer. En effet, des problèmes de coloration et/ou de corrosion ont été mis en évidence concernant les ressorts d'organes de distribution au contact des parfums et de cosmétiques. Des études ont permis d'identifier la cause de ces problèmes, à savoir la réaction des résidus de savons de tréfilage, restés en surface du ressort, avec le parfum ou le produit cosmétique. Le tréfilage permet d'obtenir des fils métalliques, tels que du fil à ressort, de section et de forme bien déterminées. C'est un procédé de transformation consistant à faire passer une barre en métal, dans ce cas une tige d'acier à ressort, à travers un orifice calibré, appelé filière , sous l'action d'une poussée continue. Les savons de tréfilage, utilisés comme lubrifiants au niveau de la filière, laissent des résidus sur la surface du fil à ressort, ceux-ci risquant de réagir ultérieurement avec le produit auquel le ressort sera exposé. Or il s'avère souvent difficile, voire impossible de retirer en totalité les résidus de fabrication par nettoyage ou décapage de ces éléments constitutifs d'organes de distribution, et ce d'autant plus qu'ils sont déjà mis en forme dans leur configuration définitive, par exemple déjà enroulés en ressort. D'autres exigences, contraintes, défauts, problèmes, circonstances peuvent amener à reconsidérer les propriétés ou qualités de ces éléments constitutifs. Ceci peut parfois être solutionné en choisissant un type particulier de matériau pour former l'élément constitutif, mais cela n'est pas toujours possible. Un premier but de la présente invention est de surmonter les inconvénients précités en fournissant des éléments constitutifs d'organes de distribution dépourvus de matériaux superficiels néfastes pouvant interagir avec le produit à distribuer. La présente invention a également pour but de garantir que la surface des éléments constitutifs d'organes de distribution est inerte et résistante aux produits fluides, tels que les parfums, les cosmétiques et produits pharmaceutiques, et ceci quel que soit le procédé de mise en oeuvre des matériaux qui forment les éléments constitutifs de l'organe de distribution. La présente invention a encore pour but de fournir des éléments constitutifs d'organes de distribution fiables et compatibles obtenus par un procédé simple, économique, lequel procédé étant facilement adaptable sur les éléments constitutifs d'organes de distribution existants, quelle que soit la forme des surfaces de ces éléments constitutifs, y compris les angles vifs et les cavités étroites ou profondes, et qui d'autre part n'entraîne pas de modification de l'apparence de ces éléments. La présente invention a encore pour but de fournir un distributeur de produit fluide qui conserve intacts l'aspect et les propriétés physiques, chimiques, et organoleptiques du produit à distribuer. La présente invention a pour but plus général de modifier les propriétés physiques, mécaniques, chimiques ou esthétiques de ces éléments constitutifs pour les rendre plus compatibles avec une utilisation particulière. Pour atteindre ce but, la présente invention propose un élément constitutif d'un organe de distribution de produit fluide tel qu'une pompe ou une valve, caractérisé en ce qu'il est recouvert d'un revêtement de surface. Ce revêtement de surface peut remplir diverses fonctions : barrière ou protection (inertie par rapport à un autre matériau), qualité de surface (glissement, frottement, rugosité), etc. Selon une forme de réalisation, le revêtement de surface est un revêtement barrière apte à éviter tout contact entre ledit élément constitutif et le produit fluide. Le revêtement remplit ici une fonction de protection en empêchant toute interaction indésirable entre l'élément constitutif et le produit fluide à distribuer. Avantageusement, le revêtement est un matériau inerte, et hautement résistant aux produits fluides, tels que les parfums, les cosmétiques et produits pharmaceutiques. Avantageusement, le revêtement est un matériau polymère, tel que le polyparaxylène (Parylène ). Avantageusement, l'apparence de l'élément recouvert d'un revêtement est identique à celle de l'élément non recouvert. Avantageusement, l'élément constitutif est un ressort. L'invention a également pour objet un procédé dans lequel un revêtement est appliqué sur la surface d'un élément constitutif tel que défini ci-dessus, par dépôt sous vide en phase gazeuse, avantageusement à température ambiante. Avantageusement, le procédé comprend les étapes de vaporisation d'une poudre de di-paraxylène à environ 150 C, pyrolyse à environ 680 C et transformation en paraxylène réactif gazeux, déposition sous vide à environ 25 C par polymérisation et formation de poly(para-xylène) sur la surface de l'élément. L'invention a également pour objet un organe de distribution de produit fluide, tel qu'une pompe ou une valve, comprenant au moins un élément constitutif recouvert d'un revêtement tel que défini précédemment. L'invention définit également un distributeur de produit fluide comprenant un réservoir de produit fluide et un organe de distribution comportant au moins un tel élément constitutif. L'invention s'applique à tous les éléments constitutifs d'un organe de distribution de produit fluide, et plus particulièrement à ceux qui sont susceptibles d'entrer en contact avec un produit fluide pouvant se trouver aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur de l'organe de distribution. L'application aux ressorts métalliques est privilégiée. L'invention sera maintenant plus amplement décrite en référence à la figure unique jointe qui donne, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Cette figure unique montre en coupe transversale verticale un organe de distribution de produit fluide réalisé selon l'invention. L'organe de distribution représenté sur la figure unique comprend plusieurs éléments constitutifs, à savoir un corps 1, une tige d'actionnement 2, un piston 3, une virole 4, un clapet d'entrée 5, un ressort de rappel et de précompression 6 et un poussoir 7. L'organe de distribution est ici une pompe avec ou sans reprise d'air et ses éléments constitutifs sont conçus en conséquence. A la place de cette pompe, la présente invention peut également s'appliquer à une valve, ou encore à un autre type d'organe de distribution destiné à assurer la distribution d'un produit fluide à partir d'un réservoir de produit fluide. Tous les éléments constitutifs de l'organe de distribution peuvent être réalisés en matière plastique, y compris le ressort de rappel, ou en tout autre matériau approprié. Dans l'exemple représenté sur la figure unique, le ressort de rappel 6 est réalisé en métal sous la forme d'un ressort à boudins. io Le corps 1 se présente sous la forme d'un tube creux qui s'évase à partir de son extrémité inférieure vers son extrémité supérieure. L'évasement du corps est réalisé de manière étagée. A son extrémité supérieure, le corps définit une collerette de maintien 11 qui sert à la fixation du corps de pompe dans une bague de fixation (non représentée) qui est montée fixement sur une ouverture d'un 15 réservoir. A son extrémité inférieure, le corps 1 définit une entrée 12 qui est destinée à communiquer avec l'intérieur du réservoir de produit fluide. L'entrée 12 peut optionnellement être pourvue d'un tube plongeur (non représenté). Au-dessus de l'entrée 12, le corps forme un siège 13 pour un clapet d'entrée 5. Ce clapet 5 est ici réalisé en matière plastique et comporte une collerette d'étanchéité 20 51 destinée à venir en contact étanche avec le siège 13 du corps 1. Pour limiter la course du clapet, celui-ci forme un pied d'ancrage 52 qui s'étend à travers un étranglement 14 formé entre l'entrée 12 et le siège 13. Le clapet 5 est ainsi prisonnier de l'étranglement 14 tout en pouvant se déplacer sur une course axiale limitée. Lors de son déplacement axial, le pied 52 du clapet 5 coulisse de 25 manière non étanche dans l'étranglement 14. Des forces de frottement ou de glissement sont ainsi générées à cet endroit. La tige d'actionnement 2 est ici réalisée en deux pièces, à savoir une pièce supérieure 20 et une pièce inférieure 24. Ces deux pièces sont reliées l'une à l'autre de manière fixe et définitive. La pièce supérieure 20 est sensiblement 30 tubulaire et la pièce inférieure 24 comprend une broche 27 engagée à l'intérieur de la pièce supérieure 20. Cependant, un passage 271 est défini autour de la broche 27. Ce passage 271 communique avec un canal interne 201 formé par un conduit 21 au niveau de la partie supérieure de la pièce 20. D'autre part, la pièce supérieure 20 forme un épaulement 22 dont la fonction sera donnée ci-après. La pièce inférieure 24 définit une couronne 26 qui sert de siège de clapet de sortie. La pièce supérieure 20 définit également une surface tronconique 223 dont la fonction sera donnée ci-après. Le piston 3 comprend un manchon cylindrique 33 engagé autour de la partie inférieure de la pièce supérieure 20. Le piston 3 comprend également une lèvre de piston externe 31 en contact de glissement étanche à l'intérieur d'un fût de coulissement formé par une paroi interne du corps 1. Le piston 3 définit aussi une lèvre interne de clapet de sortie 32 destinée à venir en contact étanche avec la couronne 26 qui sert de siège de clapet de sortie. Le piston 3 est monté à coulissement sur la tige d'actionnement 2. Plus précisément, le manchon 33 du piston 3 peut coulisser axialement sur la partie inférieure de la pièce supérieure 20 de manière à dégager la lèvre interne 32 de son contact étanche avec la couronne 26. Un passage est ainsi établi permettant au fluide de s'écouler à travers le passage 271 et le canal interne 201. Lorsque le piston 3 est sollicité vers le haut, ouvrant ainsi le clapet de sortie, la partie supérieure du manchon 33 s'engage sur la surface tronconique 223 formée par la tige d'actionnement 2. L'engagement du manchon 33 sur la surface tronconique 223 est fonction de la pression régnant à l'intérieur de la chambre de pompe. En effet, le clapet d'entrée 5, le corps 1, la pièce inférieur 24 et le piston 3 forment ensemble une chambre de pompe 10 dans laquelle le produit fluide peut être sélectivement mis sous pression. La tige d'actionnement 2 et son piston prisonnier 3 sont sollicités en position de repos, représenté sur la figure unique, par le ressort de rappel et de précompression 6. Ce ressort prend appui d'une part sur le corps 1 et d'autre part sur la pièce inférieure 24. La position de repos est atteinte lorsque le piston 3 vient en contact de butée contre l'extrémité inférieure d'une virole 4 qui est engagée à force dans l'extrémité supérieure ouverte du corps 1. Cette virole 4 forme également un épaulement 41 qui s'étend radialement vers l'intérieur. La fonction de la virole 4 est une fonction de bouchage ou de fermeture de la pompe, garantissant que le ressort 6, le piston 3 et la tige d'actionnement sont maintenus à l'intérieur du corps 1. Seul le conduit 21 de la pièce supérieure 20 de la tige d'actionnement s'étend hors de la virole 4 pour être coiffée par un poussoir 7, avantageusement pourvu d'un gicleur 71 formant un orifice de pulvérisation 72. Il s'agit là d'une conception classique pour une pompe de l'art antérieur. Selon l'invention, un ou plusieurs éléments constitutifs de l'organe de distribution sont recouverts d'un revêtement de surface formant une couche extrêmement fine d'un matériau avantageusement inerte. Cette couche protège io la surface de l'élément constitutif et constitue une barrière qui supprime toute possibilité de contact entre la surface du matériau constitutif de l'élément et le produit. Le matériau de revêtement inerte de l'invention peut être un polymère. Dans le mode de réalisation présenté, le polymère utilisé est du polyparaxylène 15 (Parylène ). Ce dernier est déjà utilisé dans le secteur médical en tant que matériau imperméable et biocompatible, notamment comme revêtement pour l'électronique des prothèses auditives, pour les aiguilles hypodermiques, ou pour les simulateurs cardiaques. Le procédé de traitement au Parylène est bien connu et réalisé en plusieurs étapes. La première étape consiste en une 20 vaporisation d'une poudre de di-para-xylène(dimère). Cette étape se déroule à une température d'environ 150 C. La seconde étape est une étape de pyrolyse qui se réalise à une température d'environ 680 C. Le dimère est clivé en deux monomères divalents (paraxylène) réactifs gazeux. La dernière étape est celle de déposition sous vide à environ 25 C où les monomères polymérisent sur le 25 substrat en formant du poly(para-xylène)). Le revêtement polymère de Parylène présente un aspect incolore et transparent. Le dépôt en phase gazeuse permet au Parylène de pénétrer partout et de recouvrir toutes les surfaces sans créer de ponts entre les surfaces adjacentes. Un revêtement régulier sur toutes les surfaces est obtenu, y compris 30 les angles vifs et cavités étroites, profondes ou difficiles d'accès. L'épaisseur du dépôt peut être contrôlée et réglée de 1 microns à 30 microns, voire plus. L'utilisation d'un revêtement de Parylène sur les éléments constitutifs d'organes de distribution de produit fluide est donc particulièrement avantageuse, en raison de toutes ces propriétés. En particulier, le Parylène déposé sur un ressort d'organe de distribution crée une enveloppe protectrice du ressort et empêche la réaction entre les résidus de savon de tréfilage restés sur le ressort et le parfum ou produit cosmétique. Conventionnellement, les ressorts subissent une étape de décapage, qui est cependant imprécise et peu fiable. Ce décapage est censé enlever les résidus de fabrication inévitables subsistant à la surface des ressorts, mais cela n'est malheureusement pas toujours le cas. Il reste parfois des résidus. Le revêtement de la présente invention permet de compléter ou de remplacer cette étape de décapage par un procédé de traitement précis, fiable et jusqu'ici inexploré dans le type d'application de la présente invention. Selon la présente invention, l'utilisation d'un revêtement barrière comprenant du Parylène sur les éléments constitutifs d'un organe de distribution permet ainsi de conserver intactes les propriétés organoleptiques du produit à distribuer. A la place de ce revêtement barrière ou protecteur, un ou plusieurs éléments constitutifs peuvent être pourvus d'un revêtement de surface particulier permettant de conférer d'autres propriétés. Le revêtement peut par exemple favoriser le glissement ou l'adhérence, ou encore conférer un aspect esthétique. 15 Revendications 1.- Élément constitutif (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) d'un organe de distribution de produit fluide tel qu'une pompe ou une valve, caractérisé en ce qu'il est recouvert d'un revêtement de surface. 2.- Élément constitutif selon la revendication 1, dans lequel le revêtement de surface est un revêtement barrière apte à éviter tout contact entre ledit élément constitutif et le produit fluide. 3.- Élément selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le revêtement 10 est un matériau inerte, et hautement résistant aux produits fluides, tels que les parfums, les cosmétiques et produits pharmaceutiques. 4.- Élément selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel le revêtement est un matériau polymère, tel que le polyparaxylène (Parylène ). 5.- Élément selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'apparence de l'élément recouvert d'un revêtement est identique à celle de l'élément non recouvert. 20 6.- Élément selon quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément constitutif est un ressort. 7.- Procédé de revêtement dans lequel un revêtement est appliqué sur la surface d'un élément constitutif selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, par dépôt sous vide en phase gazeuse, avantageusement à température ambiante. 8.- Procédé selon la revendication 7, comprenant les étapes de : -vaporisation d'une poudre de di-paraxylène à environ 150 C, 9 5io -pyrolyse à environ 680 C et transformation en paraxylène réactif gazeux, -déposition sous vide à environ 25 C par polymérisation et formation de poly(para-xylène) sur la surface de l'élément. 9.- Organe de distribution de produit fluide, tel qu'une pompe ou une valve, comprenant au moins un élément constitutif selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 10.- Distributeur de produit fluide comprenant un réservoir de produit fluide et un organe de distribution selon la revendication 9.