EP1358947A1 - Procédé d'application d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de projecteur de véhicule - Google Patents

Procédé d'application d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de projecteur de véhicule Download PDF

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EP1358947A1
EP1358947A1 EP03290953A EP03290953A EP1358947A1 EP 1358947 A1 EP1358947 A1 EP 1358947A1 EP 03290953 A EP03290953 A EP 03290953A EP 03290953 A EP03290953 A EP 03290953A EP 1358947 A1 EP1358947 A1 EP 1358947A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method of applying a varnish comprising a solvent or not on a part, in particular a vehicle headlamp reflector.
  • the Applicant has set itself in particular as objective of ensuring excellent performance when applying a varnish on reflector type parts of vehicle headlamps while limiting its propensities to sink on the surface after application and without reducing the appearance qualities of the coating film basic.
  • the present invention provides a method of applying a varnish comprising a solvent or not on a part, in particular a vehicle headlight reflector, characterized in that it comprises the following steps consisting in (i ) choose a varnish with a viscosity at room temperature of around 500 mPa.s to around 2000 mPa.s and a viscosity at application temperature lower than around 200 mPa.s with a viscosity substantially independent of the temperature variation in the application range (ii) heating the surface of the part before the varnish wetting step to a chosen temperature ⁇ p1, (iii) heating the varnish at the time of application to a chosen temperature ⁇ v and ( iv) maintain the part during the tensioning at a chosen temperature ⁇ p 2 and a chosen duration tp 2 .
  • Varnishes containing a solvent or not are generally made up of resins whose viscosity is directly related to temperature.
  • the process according to the invention which can be implemented indifferently in the case of a varnish with or without solvent allows, by the choice of appropriate varnish temperatures, to guarantee excellent application performance, in particular by spraying.
  • the choice of room temperatures to be varnished before application and during the stretch, also allows control and optimize in particular the wettability and the "Mobility" of the varnish.
  • the viscosity varnish practically reaches its optimal value. Applied on a hot surface, on the one hand excellent wettability is obtained and on the other hand the boiling of the varnish is accelerated. At cooling, viscosity increasing rapidly, the risks are reduced.
  • step (ii) of the method according to the invention consists of heating by radiation, convection or conduction, for example using a formatting tool and step (iv) consists of heating by radiation or convection.
  • This kind of heating ensures correct tension, i.e. an optical surface as smooth as possible.
  • the varnish being with solvent ⁇ v is from approximately 20 ° C to approximately 40 ° C
  • ⁇ p 1 is from approximately 20 ° C to approximately 50 ° C
  • ⁇ p 2 and tp 2 from about 20 ° C to about 50 ° C and about 0.5 min to 3 min, respectively.
  • the solvent typically represents about 20% to about 75% by weight of the overall composition of varnish
  • the solvent does not represent more than 10% by weight of the overall composition of the varnish used in the process the invention.
  • the process desolvation times according to the invention are therefore considerably reduced, which greatly lowers its cost.
  • the varnish being solvent-free
  • the temperature ⁇ v is approximately 40 ° C to approximately 60 ° C
  • the temperature ⁇ p 1 is approximately 70 ° C to approximately 110 ° C
  • the temperature ⁇ p 2 is approximately 50 ° C to approximately 90 ° C
  • the duration tp 2 is approximately 0.5 min to approximately 1.5 min.
  • an application method of a UV varnish includes the classic steps of washing with water of the part, drying, UV pretreatment, application of varnish heated or so-called “wetting”, “stretched”, polymerization step UV and metallization.
  • the method according to the invention can be applied to any room able to withstand transient temperatures up to around 110 ° C.
  • thermosetting material useful in the process of the invention, mention may be made of solid molding mixtures or BMC for “bulk molding compounds” (or their variants such as that CIC, for “continuous impregnated compounds”, TMC, for “Thick molding compounds” or even SMC for “sheet molding compounds ”) which are resin-based compositions unsaturated polyester reinforced with glass fibers. Pieces in phenolic, vinyl or epoxy resins or even melamines urea-formalin may also be suitable.
  • UV varnish useful in the process of the invention, may cite the compositions conventionally comprising a acrylic resin or a mixture of acrylic resins and optionally one or more solvents.
  • the suitable solvents are for example the solvents ester type, such as for example ethyl acetate vinyl or butyl acetate or glycol ester type such as methoxypropylene acetate (MPA) or, of ketone type, such as for example methyl isobutyl ketone (MIBK) or methyl ethyl ketone (MEK) or of alcohol type such as butyl alcohol or of aromatic type such as toluene, xylenes by example.
  • solvents ester type such as for example ethyl acetate vinyl or butyl acetate or glycol ester type such as methoxypropylene acetate (MPA) or, of ketone type, such as for example methyl isobutyl ketone (MIBK) or methyl ethyl ketone (MEK) or of alcohol type such as butyl alcohol or of aromatic type such as toluene, xylenes by example.
  • MIBK methyl
  • the thickness of the layer of varnish obtained is of the order from 10 to 25 ⁇ m.
  • the above application range allows production a part with the necessary optical qualities to a headlight reflector of a motor vehicle (the gloss, the tense and respect for the optical surface).
  • the thermal resistance properties (30 min at 200 ° C) and resistance to humid heat (7 days at 70 ° C and 95% residual humidity) are such that after the tests the appearance of the metallization remains unchanged.
  • the thickness of the base coating layer obtained is about 10 ⁇ m minimum and can reach about 15 ⁇ m about 50 ⁇ m in a single gun pass.

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Abstract

Procédé d'application d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de projecteur de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à (i) choisir un vernis présentant une viscosité à température ambiante d'environ 500 mPa.s à 2000 mPa.s et une viscosité à la température d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement indépendante de la variation de la température dans la gamme d'application (ii) chauffer la surface de la pièce avant l'étape de mouillage du vernis à une température choisie θp1, (iii) chauffer le vernis au moment de l'application à une température choisie θv et (iv) maintenir la pièce pendant la réalisation du tendu à une température choisie θp2 et une durée choisie tp2.

Description

La présente invention a trait à un procédé d'application d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de projecteur de véhicule.
La majorité des compositions de base formant vernis qui sont appliquées sur des pièces, de type réflecteurs de projecteurs de véhicule fabriqués à partir de mélanges à mouler solides tels que BMC, CIC..., contiennent d'importantes quantités de solvants. La présence de ces solvants est estimée nécessaire pour réduire la viscosité des produits appliqués et améliorer les performances d'application, par exemple par pulvérisation. Au cours de la pulvérisation puis pendant la période de désolvatation, les solvants s'évaporent, en tout ou partie. De la viscosité des produits utilisés et de la nature et de la concentration résiduelle des solvants dépend le temps pendant lequel les bulles d'air piégées peuvent s'échapper et le film de vernis se tendre. Plus le temps de désolvatation est important plus les risques de coulure du vernis sur la surface des pièces s'accroissent, occasionnant de nombreux rebuts.
Aussi la Demanderesse s'est fixé en particulier comme objectif d'assurer d'excellentes performances à l'application d'un vernis sur des pièces de type réflecteurs de projecteurs de véhicule tout en limitant ses propensions à couler sur la surface après application et sans réduire les qualités d'aspect du film de revêtement de base.
Cet objectif est atteint par la présente invention qui procure un procédé d'application d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de projecteur de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à (i) choisir un vernis présentant une viscosité à température ambiante d'environ 500 mPa.s à environ 2000 mPa.s et une viscosité à la température d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement indépendante de la variation de la température dans la gamme d'application (ii) chauffer la surface de la pièce avant l'étape de mouillage du vernis à une température choisie p1, (iii) chauffer le vernis au moment de l'application à une température choisie v et (iv) maintenir la pièce pendant la réalisation du tendu à une température choisie p2 et une durée choisie tp2.
Les vernis comprenant un solvant ou non sont généralement constitués par des résines dont la viscosité est directement liée à la température.
Le procédé conforme à l'invention qui peut être mis en oeuvre indifféremment dans le cas d'un vernis avec ou sans solvant permet, par le choix de températures appropriées de vernis, de garantir une excellente performance à l'application, notamment par pulvérisation. Le choix des températures de pièce à vernir avant l'application et pendant le tendu, permet en outre de contrôler et d'optimiser en particulier la mouillabilité et la « mobilité » du vernis. A ces températures choisies, la viscosité du vernis atteint pratiquement sa valeur optimale. Appliqué sur une surface chaude, d'une part une excellente mouillabilité est obtenue et d'autre part le débullage du vernis est accéléré. Au refroidissement, la viscosité augmentant rapidement, les risques de coulure sont réduits.
De préférence, l'étape (ii) du procédé selon l'invention consiste à chauffer par rayonnement, convection ou conduction, par exemple grâce à un outil de mise en forme et l'étape (iv) consiste à chauffer par rayonnement ou convection. Ce type de chauffage permet d'assurer un tendu correct soit une surface optique la plus lisse possible.
Selon un premier mode de réalisation, le vernis étant avec solvant, v est d'environ 20°C à environ 40°C, p1 est d'environ 20°C à environ 50°C, et p2 et tp2 d'environ 20°C à environ 50 °C et environ 0,5 min à 3 min, respectivement.
Par comparaison avec les procédés avec solvant(s) traditionnels, où le solvant représente de manière classique d'environ 20 % à environ 75 % en poids de la composition globale de vernis, le solvant ne représente pas plus de 10 % en poids de la composition globale du vernis mis en oeuvre dans le procédé de l'invention. Les temps de désolvatation du procédé conforme à l'invention sont donc nettement diminués, ce qui abaisse fortement son coût.
Selon un deuxième mode de réalisation du procédé de l'invention, le vernis étant sans solvant, la température v est d'environ 40°C à environ 60°C, la température p1 est d'environ 70°C à environ 110°C, la température p2 est d'environ 50°C à environ 90°C et la durée tp2 est d'environ 0,5 min à environ 1,5 min.
Un des avantages majeurs de ce mode de réalisation est d'abord de simplifier les formulations de vernis et d'opérer en l'absence de solvants. Outre leur caractère volatile, les solvants présentent un niveau de toxicité plus ou moins acceptable ainsi qu'un risque d'inflammabilité marqué. Ces contraintes nécessitent habituellement la mise en place d'installations de traitement des volatiles ainsi que d'équipements anti-déflagrants dans toutes les zones concernées. Ce mode de réalisation permet donc de réaliser des économies d'investissement et d'exploitation par la simplification des installations, car seule la zone d'application est équipée en anti-déflagrants par nécessité de nettoyage du matériel. Il présente en outre l'avantage de mettre les installations en conformité avec les normes de respect de l'environnement toujours plus strictes.
Les caractéristiques complémentaires ou alternatives du procédé selon l'invention sont les suivantes :
  • le vernis est appliqué par aspersion sous pression (« airless »), au pistolet à air comprimé ou électrostatique ; de manière avantageuse le pistolet est équipé d'une boucle de circulation thermorégulée : ce qui permet d'abaisser la viscosité du vernis et d'avoir une température v et un débit de vernis constants au moment de la pulvérisation au pistolet. Sans cette boucle, comme le pistolet fonctionne par intermittence, se posent des problèmes de contrôle de température ; l'épaisseur de la couche de vernis est obtenue en un seul passage du pistolet : le vernis se dépose parfaitement sur la pièce, il n'y a pas de retouche à faire ; lorsque le vernis appliqué au pistolet est un vernis sans solvant, cela permet des variations d'épaisseurs importantes compatibles avec la géométrie complexe de la surface à couvrir, ce qui augmente la robustesse du procédé ; à épaisseur identique, deux passages de pistolet sont en général nécessaires dans le cas d'un vernis avec solvant.
  • le vernis est un vernis UV : comparé aux vernis dits thermiques, les vernis UV assurent un gain de temps certain car une fois l'aspect recherché obtenu ce dernier est « figé » pratiquement instantanément comparé aux durées de l'ordre de 5 min à 10 min nécessaires avec les vernis thermiques, durées pendant lesquelles l'atmosphère des installations doit rester très propre « hors poussière ».
  • appliqué sur une pièce telle qu'un BMC, le procédé comporte une étape de prétraitement par rayonnement UV d'environ 1 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance maximale d'environ 130 mW à environ 250 mW, mesurée dans la bande UVA et dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage UV. L'efficacité de traitement de la surface de la pièce et l'adhérence du vernis sur le BMC sont ainsi garanties.
  • le procédé comporte une étape de polymérisation par rayonnement UV entre environ 4 J/cm2 et environ 8 J/cm2, de préférence d'environ 2 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance d'environ 80 mW à environ 200 mW, mesurée dans la bande UVA, et dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage UV. On obtient ainsi une surface brillante, tendue, apte à être métallisée.
  • il est prévu une optimisation de l'orientation du rayonnement de chaque émetteur ou la mise en mouvement de la pièce à traiter, ce qui permet de garantir un éclairement homogène quelle que soit la complexité de la surface insolée ; dans la pratique les émetteurs sont inclinés pour prendre en compte l'orientation des faces de la pièce ;
  • à l'étape de polymérisation UV, la température de vernis p2 étant élevée, le vernis est plus réactif. Cette augmentation de réactivité permet de réduire de façon notable le nombre d'émetteurs UV tout en polymérisant des zones généralement difficiles à insoler ;
  • le procédé comporte une étape de mise en rotation de la pièce selon un axe horizontal au cours de l'étape de tendu et/ou de polymérisation, ce qui permet d'éviter les coulures et d'augmenter à l'application l'épaisseur maximale de la couche déposée et ce quelle que soit la forme de la pièce à traiter. Ainsi est augmentée la robustesse du procédé d'application.
La présente invention va maintenant être décrite de manière plus détaillée dans ses caractéristiques générales puis à l'aide d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et non limitatif.
De manière générale après moulage par injection d'une pièce en matière thermodurcissable, un procédé d'application d'un vernis UV comprend les étapes classiques de lavage à l'eau de la pièce, séchage, prétraitement UV, application du vernis chauffé ou étape dite de « mouillage », « tendu », polymérisation UV et métallisation.
Le procédé selon l'invention peut s'appliquer à toute pièce capable de supporter des températures transitoires jusqu'à environ 110°C.
Dans le cas des réflecteurs pour projecteurs de véhicule, comme pièces en matière thermodurcissable utiles dans le procédé de l'invention, on peut citer les mélanges à mouler solide ou BMC pour « bulk molding compounds » (ou leurs variantes telles que CIC, pour « continuous impregnated compounds », TMC, pour « thick molding compounds » ou encore SMC pour « sheet molding compounds ») qui sont des compositions à base de résine polyester insaturée renforcée en fibres de verre. Des pièces en résines phénoliques, vinyliques ou époxydes ou encore des mélamines urée-formol peuvent également convenir.
Comme vernis UV, utiles dans le procédé de l'invention on peut citer les compositions comprenant de manière classique une résine acrylique ou un mélange de résines acryliques et éventuellement un ou plusieurs solvants.
Les résines acryliques mises en oeuvre dans le procédé selon l'invention peuvent comprendre un ou plusieurs des composés suivants :
  • polymères ou copolymères d'esters de l'acide acrylique tels que des oligomères acrylate multifonctionnels, par exemple de type époxy acrylate, uréthanne acrylate aliphatique ou aromatique, polyester acrylate, acrylique acrylate ; ces composés sont typiquement des liquides visqueux présentant à 25°C une viscosité d'environ plusieurs milliers à environ plus d'un million de centipoise (cP), présentent en général de 2 à 6 groupes acrylates par molécule et possèdent un poids moléculaire d'environ 500 à environ 20000,
  • monomères acrylates multifonctionnels possédant en général de 1 à 4 groupes acrylate par molécule et un poids moléculaire d'environ 150 à environ 500, leur viscosité à 25°C étant d'environ 5 à environ 200 cP,
  • l'hexanedioldiacrylate (HDDA), le tripropylèneglycoldiacrylate (TPGDA), le triéthylèneglycoldiacrylate (TEGDA) et le dipropylèneglycoldiacrylate (DPGDA) et des monomères du type acide acrylique,
  • un ou plusieurs photo-initiateurs du type arylcétones, par exemple la benzophénone, l'hydroxycyclohexylphénylcétone (HCPK), la 2,2-diméthoxy-1,2-diphénylméthan-1-one ;
  • Un ou plusieurs agents tensioactifs du type alkylpolysiloxane tel que le diméthylpolysiloxane ou encore le méthacrylatesiloxane, un polyethersiloxane ou polyestersiloxane.
  • D'autres additifs peuvent être ajoutés aux composés précédents, comme par exemple un ou plusieurs agents antimousse, promoteurs d'adhérence, agents thixotropes, stabilisants, colorants, etc.
Lorsqu'ils sont présents dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, les solvants appropriés sont par exemple les solvants de type ester, tels que par exemple l'acétate d'éthyle l'acétate de vinyle ou de butyle ou encore de type ester de glycol tel le méthoxypropylèneacétate (MPA) ou, de type cétone, tels que par exemple la méthylisobutylcétone (MIBK) ou la méthyléthylcétone (MEK) ou encore de type alcool tels que l'alcool butylique ou encore de type aromatique tels que le toluène, xylènes par exemple.
EXEMPLE 1 Procédé d'application d'un vernis avec solvant sur pièces BMC
Les étapes caractéristiques essentielles du procédé selon l'invention sont les suivantes :
  • nature du vernis : résine acrylique comportant de l'acétate de vinyle à raison de 5% en poids de la composition globale du vernis) ; le vernis présentant une viscosité à température ambiante d'environ 500 mPa.s à 2000 mPa.s et une viscosité à la température d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement indépendante de la variation de la température dans la gamme d'application ;
  • prétraitement UV (Dose : 4 J/cm2 ; puissance : 160 mW/cm2, mesurée en UVA) ;
  • chauffage des pièces à 40°C avant mouillage;
  • chauffage du vernis (température de pulvérisation au pistolet à air comprimé avec boucle de thermorégulation: 35 °C) ;
  • maintien de la température pendant le tendu (température de « flash off» : 35°C pendant 1 min ; pièces en rotation : 2 RPM) ;
  • polymérisation UV (Dose 6 J/cm2 ; puissance 160 mW/cm2, mesurée en UVA)
  • aluminiage
L'épaisseur de la couche de vernis obtenue est de l'ordre de 10 à 25 µm. La gamme d'application ci-dessus permet la production d'une pièce présentant les qualités optiques nécessaires à un réflecteur de phare de véhicule automobile (le brillant, le tendu et le respect de la surface optique).
EXEMPLE 2 Procédé d'application d'un vernis sans solvant sur pièces BMC
Les étapes caractéristiques essentielles du procédé selon l'invention sont les suivantes :
  • nature du vernis : résine acrylique (% de volatiles inférieur à 1%) ; le vernis présentant une viscosité à température ambiante d'environ 500 mPa.s à 2000 mPa.s et une viscosité à la température d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement indépendante de la variation de la température dans la gamme d'application ;
  • chauffage ou maintien des pièces à 90°C
  • prétraitement UV (Dose : 2 J/cm2 ; puissance : 160 mW/cm2, mesurée en UVA) ;
  • chauffage ou maintien des pièces à 90°C avant mouillage ;
  • chauffage du vernis (température de pulvérisation au pistolet à air comprimé avec boucle de thermorégulation: 45 °C ;
  • maintien de la température pendant le tendu (température de « flash off» : 70°C pendant 1,5 min ; pièces en rotation : 2 RPM) ;
  • polymérisation UV (Dose 2 J/cm2 ; puissance 160 mW/cm2, mesurée en UVA) ;
  • aluminiage
On constate qu'ayant contrôlé la température de surface, selon le procédé de l'invention on assure la maítrise de la mouillabilité et de l'étalement.
Le choix de la température de flash-off permet de maítriser l'aspect de la surface (tendu, débullage, coulure).
Les propriétés de tenue thermique (30 min à 200°C) et de tenue à la chaleur humide (7 jours à 70°C et 95% d'humidité résiduelle) sont telles qu'après les essais l'aspect de la métallisation reste inchangé.
L'épaisseur de la couche de revêtement de base obtenue est d'environ 10 µm au minimum et peut atteindre environ 15 µm à environ 50 µm en un seul passage de pistolet.
Outre les excellentes performances mentionnées ci-dessus que permet d'atteindre le procédé selon l'invention, ce dernier conduit très avantageusement à une simplification notable des installations. Une réduction drastique de la pollution et des coûts de retraitement des fumées, en termes d'investissements et de maintenance, est aussi assurée.

Claims (11)

  1. Procédé d'application d'un vernis comprenant un solvant ou non sur une pièce, notamment un réflecteur de projecteur de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes consistant à (i) choisir un vernis présentant une viscosité à température ambiante d'environ 500 mPa.s à 2000 mPa.s et une viscosité à la température d'application inférieure à environ 200 mPa.s avec une viscosité sensiblement indépendante de la variation de la température dans la gamme d'application (ii) chauffer la surface de la pièce avant l'étape de mouillage du vernis à une température choisie p1, (iii) chauffer le vernis au moment de l'application à une température choisie v et (iv) maintenir la pièce pendant la réalisation du tendu à une température choisie p2 et une durée choisie tp2.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (ii) consiste à chauffer par rayonnement, convection ou conduction et l'étape (iv) consiste à chauffer par rayonnement ou convection.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le vernis comprenant un solvant, v est d'environ 20°C à environ 40°C, p1 est d'environ 20°C à environ 50°C, et p2 et tp2 d'environ 20°C à environ 50 °C et environ 0,5 min à 3 min, respectivement.
  4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que vernis étant sans solvant, la température v est d'environ 40°C à environ 60°C, la température p1 est d'environ 70°C à environ 110°C, la température p2 est d'environ 50°C à environ 90°C et la durée tp2 est d'environ 0,5 min à environ 1,5 min.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'application est réalisée par aspersion sous pression (« airless »), au pistolet à air comprimé ou électrostatique.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pistolet à air comprimé est équipé d'une boucle de circulation thermorégulée.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le vernis est un vernis UV.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est appliqué sur une pièce telle qu'un BMC et en ce qu'il comporte une étape de prétraitement par rayonnement UV d'environ 1 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance maximale d'environ 130 mW à environ 250 mW, mesurée dans la bande UVA et dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage UV.
  9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de polymérisation par rayonnement UV d'environ 2 J/cm2 à environ 4 J/cm2 avec une puissance d'environ 80 mW à environ 200 mW, mesurée dans la bande UVA, et dans un plan sensiblement perpendiculaire au rayonnement moyen de la zone d'éclairage UV.
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mise en rotation de la pièce selon un axe horizontal au cours de l'étape de tendu et/ou de polymérisation.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de vernis est obtenue en un seul passage du pistolet.
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