Brevet FR2962137A1 — publié le 20120106

i La présente invention concerne un procédé de traitement de surface élastomère pour des dispositifs de distribution de produits fluides. Les dispositifs de distribution de produits fluides sont bien connus. Ils comportent généralement un réservoir, un organe de distribution, tel qu'une pompe ou une valve, et une tête de distribution pourvue d'un orifice de distribution. Les pièces en élastomère, tels que les joints, présentent certains inconvénients, en particulier lors des phases de fabrication et d'assemblage. Ainsi, pour éviter des collages susceptibles de bloquer la chaîne de fabrication et/ou d'assemblage, les joints doivent être talqués, lavés et io séchés. Ces processus compliquent la fabrication et l'assemblage des dispositifs de distribution concernés. Des problèmes similaires peuvent se poser avec d'autres pièces en élastomère, par exemple les pistons de pompe. La présente invention a pour but de proposer un procédé de 15 traitement de surface élastomère, notamment de joint, qui évite les inconvénients susmentionnés. En particulier, la présente invention a pour but de fournir un procédé de traitement de surface élastomère qui soit efficace, durable, non polluant et simple à réaliser. 20 La présente invention a donc pour objet un procédé de traitement de surface élastomère d'un dispositif de distribution de produit fluide, caractérisé en ce que ledit procédé comprend l'étape de modifier par implantation ionique, au moyen de faisceaux d'ions multichargés et multi-énergies, au moins une surface élastomère à traiter dudit dispositif, ladite surface 25 élastomère modifiée limitant le collage des surfaces élastomères lors des phases de fabrication et/ou d'assemblage. Avantageusement, lesdits ions multichargés sont choisis parmi l'hélium, le bore, le carbone, l'azote, l'oxygène, le néon, l'argon, le krypton et le xénon. 30 Avantageusement, ledit faisceau d'ions est crée par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE). Avantageusement, lesdits ions multichargés sont multi-énergies. Avantageusement, lesdits ions multi-énergies sont implantés simultanément avec la même tension d'extraction. Avantageusement, des ions d'hélium multi-énergies He+ et He2+ sont implantés simultanément. Avantageusement, le ratio RHe, où RHe = He+/He2+ avec He+ et He2+ exprimés en pourcentage atomique, est inférieur ou égal à 100, par exemple inférieur à 20, et supérieur à 1. Avantageusement, la température de la surface élastomère en cours de traitement est inférieure à 100°C, de préférence inférieure à 50°C. io Avantageusement, ladite surface élastomère modifiée a des propriétés antistatiques. Avantageusement, dans lequel l'implantation ionique est réalisée à une profondeur de 0 à 3 µm. Avantageusement, le procédé comprend en outre l'étape d'octroyer 15 par implantation ionique au moins une propriété supplémentaire à ladite surface à traiter, telle que la diminution des interactions entre la surface élastomère modifiée et le produit fluide, tel que le relarguage d'extractibles. Avantageusement, ledit dispositif de distribution comporte un réservoir contenant le produit fluide, un organe de distribution, tel qu'une pompe ou 20 une valve, fixé sur ledit réservoir, et une tête de distribution pourvue d'un orifice de distribution, pour actionner ledit organe de distribution. Avantageusement, ladite surface élastomère est un joint de col et/ou un joint de soupape d'un organe de distribution, tel qu'une pompe ou une valve. 25 Avantageusement, ledit produit fluide est un produit fluide pharmaceutique destiné à être pulvérisé et/ou inhalé de manière nasale ou orale. Avantageusement, ledit procédé est réalisé en continu sur la chaîne de montage et d'assemblage du dispositif de distribution de produit fluide. 30 Plus particulièrement, la présente invention prévoit d'utiliser un procédé similaire à celui décrit dans le document WO 2005/085491, qui concerne un procédé d'implantation ionique, et plus particulièrement l'utilisation d'un faisceau d'ions multichargés multi énergies afin de modifier structurellement la surface de matériaux métalliques sur des profondeurs autour du pm pour leur conférer des propriétés physiques particulières. Ce procédé d'implantation a notamment été utilisé pour traiter des pièces réalisées en alliage d'aluminium qui sont utilisées comme moules de fabrication en série de pièces en matière plastique. De manière surprenante, ce type de procédé s'est avéré adapté pour éviter le collage de surfaces élastomères entre elles, notamment lors de la fabrication des joints de dispositifs de distribution de produit fluide. Une telle to application de ce procédé d'implantation ionique n'avait jamais été envisagée. Elle évite les opérations de talcage habituellement nécessaires lors de la fabrication et l'assemblage des joints des dispositifs de distribution de produits fluides. La surface élastomère est de préférence un joint de col ou un joint de ts soupape d'un dispositif de distribution de produit fluide pharmaceutique. Ce joint peut être en tout matériau élastomère approprié, tel que l'EPDM, le chloroprène, le nitrile, le HNBR, etc. De manière simplifiée, le procédé consiste à utiliser une ou plusieurs sources d'ions, telles qu'une source à résonance cyclotronique électronique, 20 dite source RCE. Cette source RCE peut délivrer un faisceau initial d'ions multi-énergies, par exemple ayant un courant total d'environ 10 mA (toutes charges confondues), sous une tension d'extraction pouvant varier de 20 kV à 200 kV. La source RCE émet le faisceau d'ions en direction de moyens de réglage qui assurent la focalisation et le réglage du faisceau initial émis par 25 la source RCE en un faisceau d'implantation d'ions qui vient frapper une pièce à traiter. Selon les applications et les matériaux à traiter, les ions peuvent être choisis parmi l'hélium, le bore, le carbone, l'azote, l'oxygène, le néon, l'argon, le krypton et le xénon. De même, la température maximale de la pièce à traiter varie en fonction de sa nature. La profondeur d'implantation typique est entre 0 et 3 µm, et dépend non seulement de la surface à traiter mais aussi des propriétés qu'on souhaite améliorer. La spécificité d'une source d'ions RCE réside notamment dans le fait qu'elle délivre des ions mono- et multichargés, ce qui permet d'implanter simultanément des ions multi-énergies avec la même tension d'extraction. Il est ainsi possible d'obtenir simultanément sur toute l'épaisseur traitée un profil d'implantation mieux réparti. Ceci améliore la qualité du traitement de surface. Avantageusement, le procédé est effectué dans une enceinte mise io sous vide grâce à une pompe à vide. Ce vide a pour but notamment d'empêcher l'interception du faisceau par des gaz résiduels et d'éviter la contamination de la surface de la pièce par ces mêmes gaz lors de l'implantation. Avantageusement, comme notamment décrit dans le document WO 15 2005/085491, les moyens de réglage ci-dessus mentionnés peuvent comporter, de la source RCE vers la pièce à traiter, les éléments suivants: - un spectromètre de masse apte à filtrer les ions en fonction de leur charge et de leur masse. Un tel spectromètre est toutefois facultatif si l'on injecte un gaz pur, par exemple un gaz d'azote pur (N2). Il est alors possible 20 de récupérer l'ensemble des ions mono- et multichargés produits par la source pour obtenir un faisceau d'ions multi-énergies. - une ou plusieurs lentilles pour donner au faisceau d'ions une forme prédéterminée, par exemple cylindrique, avec un rayon prédéterminé. - un profileur pour analyser lors de la première implantation l'intensité 25 du faisceau dans un plan de coupe perpendiculaire. - un transformateur d'intensité pour mesurer en continu l'intensité du faisceau d'ions sans l'intercepter. Cet instrument a notamment pour fonction de détecter toute interruption du faisceau d'ions et de permettre l'enregistrement des variations d'intensité du faisceau durant le traitement. 30 - un obturateur, qui peut par exemple être une cage de Faraday, pour interrompre la trajectoire des ions à certains moments, par exemple lors d'un déplacement sans traitement de la pièce. Selon une forme avantageuse de réalisation, la pièce à traiter est mobile par rapport à la source RCE. La pièce peut par exemple être montée sur un support mobile dont le déplacement peut être commandé par une machine à commande numérique. Le déplacement de la pièce à traiter est s calculé en fonction du rayon du faisceau, des contours externes et internes des zones à traiter, de la vitesse de déplacement constante ou variable en fonction de l'angle du faisceau par rapport à la surface et du nombre de passes précédemment réalisées. Une mise en oeuvre possible du procédé de traitement est la suivante. io On fixe la pièce à traiter sur un support approprié dans une enceinte, puis on ferme l'enceinte et on y instaure un vide poussé au moyen d'une pompe à vide. Dès que les conditions de vide sont atteintes, on procède à la production et au réglage du faisceau d'ions. Lorsque ledit faisceau est réglé, on lève l'obturateur et on actionne la machine à commande numérique qui 15 exécute alors le déplacement en position et en vitesse de la pièce à traiter devant le faisceau en une ou plusieurs passes. Lorsque le nombre de passes requis est atteint, on baisse l'obturateur pour couper le faisceau, on arrête la production du faisceau, on casse le vide en ouvrant l'enceinte à l'air ambiant, on arrête éventuellement le circuit de refroidissement et on sort la pièce 20 traitée hors de l'enceinte. Pour diminuer la température liée au passage du faisceau d'ions en un point donné de la pièce à traiter, on peut soit augmenter le rayon du faisceau (donc réduire la puissance par cm2), soit augmenter la vitesse de déplacement. Si la pièce est trop petite pour évacuer par rayonnement la 25 chaleur liée au traitement, on peut soit diminuer la puissance du faisceau (donc augmenter la durée de traitement), soit mettre en marche le circuit de refroidissement. Concernant plus particulièrement les élastomères, il est avantageux d'implanter simultanément des ions d'hélium multi-énergies He+ et He2+. 30 Ceci a notamment été décrit dans le document PCT/FR2010/050379, et qui concerne plus particulièrement le traitement des balais d'essuie-glace pour véhicules. Avantageusement, le ratio RHe, où RHe = He+/He2+ avec He+ et He2+ exprimés en pourcentage atomique, est inférieur ou égal à 100, par exemple inférieur à 20, et de préférence supérieur à 1. Les ions He+ et He2+ sont avantageusement produits simultanément par une source RCE. La tension d'extraction de la source permettant l'implantation des ions multi-énergies He+ et He2+ peut être comprise entre 10 et 400 kV, par exemple supérieure ou égale à 20 kV et/ou inférieure ou égale à 100 kV. Avantageusement, la dose d'ion multiénergie He+ et He2+ est comprise entre 1014 et 1018 ions/cm2, par exemple supérieure ou égale à 1015 ions/cm2 et/ou inférieure ou égale à 1017 io ions/cm2, voire supérieure ou égale à 1015 ions/cm2 et/ou inférieure ou égale à 1016 ions/cm2. La profondeur d'implantation est avantageusement entre 0,05 et 3 µm, par exemple entre 0,1 et 2 µm. La température de la surface élastomère en cours de traitement est avantageusement inférieure à 100°C, de préférence inférieure à 50°C. 15 Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, différentes implantations ioniques sont réalisées sur une même surface élastomère à traiter, pour donner plusieurs propriétés à cette surface élastomère à traiter. Ainsi, les surfaces élastomères, et notamment les joints susmentionnés sont susceptibles d'interagir avec le produit fluide, par exemple en relarguant des 20 extractibles dans ledit produit fluide, ce qui peut avoir un effet néfaste sur celui-ci. L'invention prévoit avantageusement de modifier la surface élastomère par implantation ionique pour empêcher les interactions entre la surface élastomère et le produit fluide. On peut aussi envisager de modifier la surface élastomère par implantation ionique pour lui octroyer des 25 propriétés anti-frottements, notamment pour faciliter les déplacements des pistons et soupapes dans les joints. D'autres traitements complémentaires sont aussi envisageables, pour notamment améliorer la résistance à l'oxydation, à l'usure et/ou à l'abrasion. Ces traitements de surfaces supplémentaires peuvent être appliqués lors d'étapes d'implantations 30 ioniques successives. Il est à noter que l'ordre des ces étapes successives d'implantations ioniques peut être quelconque. En variante, différentes propriétés pourraient aussi être octroyées à une même surface à traiter lors d'une seule et même étape d'implantation ionique. Le procédé de l'invention est non polluant, notamment du fait qu'il ne nécessite pas de produits chimiques. Il est réalisé à sec, ce qui évite les périodes de séchages relativement longues des procédés de traitement liquides. Il ne nécessite pas une atmosphère stérile en dehors de l'enceinte à vide, et il peut donc être réalisé en tout endroit souhaité. Un avantage particulier de ce procédé est qu'il peut être intégré dans la chaine de montage du dispositif de distribution de produit fluide, et opérer en continu io dans cette chaine. Cette intégration du procédé de traitement à l'outil de production simplifie et accélère le processus de fabrication et d'assemblage dans son ensemble, et impacte donc positivement son coût. Diverses modifications sont également possibles pour un homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les is revendications annexées. REVENDICATIONS1.- Procédé de traitement de surface élastomère d'un dispositif de distribution de produit fluide, caractérisé en ce que ledit procédé comprend l'étape de modifier par implantation ionique, au moyen de faisceaux d'ions multichargés et multi-énergies, au moins une surface élastomère à traiter dudit dispositif, ladite surface élastomère modifiée limitant le collage des surfaces élastomères lors des phases de fabrication et/ou d'assemblage. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdits ions io multichargés sont choisis parmi l'hélium, le bore, le carbone, l'azote, l'oxygène, le néon, l'argon, le krypton et le xénon. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit faisceau d'ions est crée par une source à résonance cyclotronique 15 électronique (RCE). 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits ions multichargés sont multi-énergies. 20 5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel lesdits ions multi-énergies sont implantés simultanément avec la même tension d'extraction. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, dans lequel des ions d'hélium multi-énergies He+ et He2+ sont implantés simultanément. 7.- Procédé selon la revendication 6, dans lequel le ratio RHe, où RHe = He+/He2+ avec He+ et He2+ exprimés en pourcentage 8atomique, est inférieur ou égal à 100, par exemple inférieur à 20, et supérieur à 1. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la température de la surface élastomère en cours de traitement est inférieure à 100°C, de préférence inférieure à 50°C. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications io précédentes, dans lequel ladite surface élastomère modifiée a des propriétés antistatiques. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel dans lequel l'implantation ionique est réalisée is à une profondeur de 0 à 3 µm. 11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend en outre l'étape d'octroyer par implantation ionique au moins une propriété 20 supplémentaire à ladite surface à traiter, telle que la diminution des interactions entre la surface élastomère modifiée et le produit fluide, tel que le relarguage d'extractibles. 12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, dans lequel ledit dispositif de distribution comporte un réservoir contenant le produit fluide, un organe de distribution, tel qu'une pompe ou une valve, fixé sur ledit réservoir, et une tête de distribution pourvue d'un orifice de distribution, pour actionner ledit organe de distribution. 30 13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite surface élastomère est un joint de colIo et/ou un joint de soupape d'un organe de distribution, tel qu'une pompe ou une valve. 14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit produit fluide est un produit fluide pharmaceutique destiné à être pulvérisé et/ou inhalé de manière nasale ou orale. 15.- Procédé selon l'une quelconque des revendications Io précédentes, dans lequel ledit procédé est réalisé en continu sur la chaîne de montage et d'assemblage du dispositif de distribution de produit fluide.