FR2757062A1 - Objet solide impregne d'une substance volatile, procede de fabrication d'un tel objet et installation pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

Un objet solide (A), de forme quelconque, imprégné d'une substance volatile pour diffusion dans un milieu environnant, est réalisé en une poudre métallique frittée et présente une porosité adaptée pour assurer une rétention de la substance tout en permettant sa diffusion progressive. L'imprégnation en substance volatile a lieu dans une chambre à vide (18).

Description

OBJET SOLIDE IMPRÉGNÉ D'UNE SUBSTANCE VOLATILE, PROCÉDÉ DE
FABRICATION D'UN TEL OBJET ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.

L'invention est relative à un objet solide, de forme quelconque, imprégné d'une substance volatile pour diffusion de cette substance dans un milieu environnant.

De tels objets solides sont destinés, par exemple, aux producteurs de parfums qui les distribuent généralement gratuitement pour assurer la promotion de leur fragrance au moment du lancement commercial du parfum ou au cours de la distribution.

Ces objets solides constituent une nouvelle génération d'échantillons de parfum qui a été développée il y a quelques années,en vue de s'ajouter et/ou de remplacer les échantillons liquides traditionnels présentés en flacons miniatures.

Les échantillons formés par des objets solides peuvent revêtir des formes diverses et être réalisés en des matières variées, par exemple en des matières plastiques parfumées ou des céramiques parfumées.

Un inconvénient majeur des matières plastiques réside dans leur faible rigidité qui ne permet pas de conférer à l'objet un aspect de qualité élevée, exigé dans le contexte commercial.

Les objets réalisés en céramique peuvent avoir un bel aspect, mais ils sont fragiles du point de vue mécanique. Ils peuvent être facilement ébréchés lors d'un transport en vrac, de sorte qu'ils nécessitent un conditionnement particulier augmentant le coût. En outre, ils ne résistent pas au bris lorsqu'ils tombent sur des matières rigides.

L'invention a pour but, surtout, de fournir un objet solide imprégné d'une substance volatile, pour diffusion dans un milieu environnant, qui ne présente plus ou a un degré moindre les inconvénients évoqués ci-dessus.

On souhaite en particulier que l'objet présente une grande rigidité ; qu'il puisse être fabriqué de manière industrielle, à un coût relativement réduit, aussi bien en petite, moyenne, que grande série ; qu'il puisse avoir une taille ou une forme quelconque, le cas échéant de grande complexité ; et que du point de vue esthétique il puisse offrir des nuances visuelles et tactiles variées.

Selon l'invention, un objet solide, de forme quelconque, imprégné d'une substance volatile pour diffusion dans un milieu environnant est caractérisé par le fait qu'il est réalisé en une poudre métallique frittée et qu' il présente une porosité adaptée pour assurer une rétention de la substance tout en permettant sa diffusion progressive.

Les recherches et essais ont montré que les pièces classiques en poudre métallique frittée, produites dans l'industrie de la métallurgie, pour des applications totalement différentes de celles de l'invention, ont des densités apparentes généralement trop élevées et des porosités trop faibles pour permettre une imprégnation convenable par la substance volatile à diffuser. Après des essais infructueux, il est apparu qu'une porosité suffisante de la poudre métallique frittée constituant l'objet permettait une imprégnation suffisante en substance volatile et une diffusion progressive.

La granulométrie moyenne des grains de la poudre métallique frittée joue un rôle important pour l'obtention de la porosité appropriée. De préférence la granulométrie moyenne est comprise entre 5 pn et 500 pm, en particulier entre 5 pm et 60 clam.

De préférence, la densité apparente de l'objet, abstraction faite de la substance d'imprégnation , est au plus égale à 90% de la densité de la matière de la poudre.

L'objet peut être imprégné d'un parfum, pour constituer par exemple un échantillon solide, et former un objet personnel, par exemple une broche, un pendentif, ou des boutons de manchette.

Selon une autre possibilité, l'objet solide est imprégné d'un arôme alimentaire et forme, en particulier, un barre ou une réglette destinée à être placée sur un présentoir de produits à vendre possédant cet arôme.

Avantageusement les pores de la couche superficielle de l'objet solide sont libérés de la substance volatile, en particulier par ventilation, avant mise en service de l'objet.

L'objet solide peut présenter un état de surface ayant subi un traitement, notamment un polissage.

L'objet est avantageusement réalisé en une poudre de l'un des métaux ou alliages métalliques suivants : acier inoxydable, bronze, laiton.

Un objet solide Imprégné, selon l'invention, assure à partir de sa mise en sevice une diffusion sensible de la substance , notamment un parfum, pendant une durée d'au moins un mois et pouvant atteindre 10 mois et plus.

L'objet solide de l'invention constitue un produit nouveau pouvant avoir une forme complexe, présenter un bel aspect de surface, tout en assurant les fonctions de rétention et de diffusion de la substance volatile, et tout en ayant une resistance mécanique optimale. De plus, du fait de la nature métallique de la poudre constitutive, la substance volatile piégée dans les porosités n'est pas altérée par la poudre et on obtient une fidélité totale et une longévité optimale de la fragrance diffusée par l'objet.

L'invention est également relative à un procédé de fabrication d'un tel objet solide, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on choisit une poudre métallique d'une granulométrie moyenne appropriée, en particulier comprise entre 5pm et 500pm et plus particulièrement entre 5Am et 60CLm; que l'on donne à une masse de cette poudre la forme de l'objet par l'un des procédés suivants : coulage, compression ou injection plastique, pour obtenir un produit intermédiaire ; que l'on fait subir un frittage à ce produit intermédiaire à une température et pendant un temps tels qu'on obtienne un objet de porosité suffisante, ayant en particulier une densité apparente au plus egale à 90% de la densité de la matière de la poudre; et qu'ensuite on imprègne l'objet de la substance volatile.

La température de frittage pour un objet selon l'invention peut être inférieure d'environ 100 C à la température de frittage habituelle pour la poudre considérée, et/ou le temps de frittage selon l'invention peut être inférieur de plusieurs heures, notamment d'environ 10 heures, au temps de frittage habituel pour la poudre considérée.

La pièce obtenue après frittage est soumise en général à un traitement de surface et ensuite à un dégazage avant de subir l'imprégnation, de préférence sous vide.

Après imprégnation, 1'objet est avantageusement soumis à une ventilation pour libérer de la substance volatile les pores de la couche superficielle.

L'objet solide fini imprégné est ensuite conditionné dans une enveloppe hermétique jusqu'à sa mise en service.

L'invention est également relative à une installation pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisée par le fait qu'elle comporte une chambre à vide dans laquelle sont placés les objets à imprégner , une pompe à vide reliée à la chambre , un réservoir de concentré liquide de la substance d'imprégnation propre à déverser son contenu dans la chambre dans laquelle un vide a été realisé, des robinets et vannes de commande étant prévus pour établir ou supprimer les communications entre les différents éléments et pour contrôler une mise à l'atmosphère de la chambre à vide
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ciaprès à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs.

La Figure 1, de ces dessins, est un schéma illustrant les phases d'un procédé de fabrication d'un objet solide, selon l'invention, imprégné d'un parfum.

Les Figures 2A, 2B, 2C, 2D sont des représentations schématiques en coupe des différentes étapes de la mise en forme par coulage d'un objet selon l'invention.

La Figure 3A est une représentation schématique en coupe d'une matrice, d'un poinçon inférieur et d'un poinçon supérieur pour une mise en forme par compression.

La Figure 3B est une section transversale de la matrice de la Figure 3A.

Les Figures 3C, 3D, 3E représentent schématiquement en coupe verticale, les étapes successives d'une mise en forme par compression.

Les Figures 4A, 4B, et 4C illustrent schématiquement en coupe verticale les étapes d'une mise en forme par injection plastique de poudre métallique.

La Figure 5, enfin, est une représentation schématique d'un appareil d'imprégnation sous vide d'air primaire d'objets selon l'invention.

Pour obtenir un objet solide selon l'invention, on procède selon le schéma dela Figure 1.

CHOIX DE LA POUDRE METALLIQUE
On effectue tout d'abord un choix de la poudre métallique. Ce choix porte sur la qualité de la poudre et la nature du métal ou de l'alliage métallique, et sur la granulométrie.

CHOIX QUALITE
Les essais ont conduit à retenir principalement deux catégories de poudre à savoir les poudre d'acier inoxydable et les poudre de bronze.

D'autres poudres de métal pourraient être choisies le cas échéant, mais les poudres d'acier inoxydable et les poudres de bronze ont permis un faible coût de revient économique, et l'obtention de l'état de surface souhaité, avec une bonne résistance à la corrosion en particulier pour les poudres d'acier inoxydable.

Concernant les poudres d'acier inoxydable, des résultats satisfaisants ont été obtenus avec l'acier inoxydable référence 316L (Z2CND18.10) . Pour certaines fabrications, l'acier inoxydable 434L (ZZ3100) est préféré en raison de sa meilleure coulabilité à l'état de poudre à granulométrie égale. Pour une dureté plus élevée, on peut utiliser l'acier 17.4PH (W1.4542) présentant toutefois une résistance plus faible à la corrosion. Pour une résistance améliorée à la corrosion, l'acier 904L (ZlNCDU25-20) est avantageux.

Les essais ont également montré que la poudre de bronze conduit à des résultats satisfaisants, et permet des nuances variées en terme d'aspect final visuel et tactile.

Des poudres de laiton ont permis également d'aboutir à des résultats semblables à ceux obtenus avec des poudres de bronze, mais l'industrialisation à partir des poudres de laiton n'est pas systématique et les mises en production à partir du laiton présentent l'inconvénient d'un coût plus élevé.

CHOIX DE LA CRANULOMETRIE
Les poudres de métal sont classées suivant la taille moyenne de leurs grains (granulometrie). On désigne par Gm cette taille moyenne ou granulométrie, et les essais ont montré préférable d'avoir une granulométrie Gm comprise entre 5 m (micromètres) et 500 pn ( 5 m < Gm c 500 500 ).

De préférence Gm est supérieure à 5 Wm et inférieure ou égale à 60 pn.

I1 y a ainsi en quelque sorte deux gammes de granulométrie gamme n 1 : 5 Sm < Gm < 60 m gamme n02 : 60 Wm < Gm < 500 pn.

Par ailleurs,les grains de poudre peuvent être à géométrie sphérique ou non. Cette distinction intervient pour le choix du procédé de mise en forme.

Pour chacune des gammes et des qualités ou nuances de matières, différentes orientations peuvent être envisagées. Les choix de la qualité et de la granulométrie dépendent des aspects de surface souhaités pour le produit final.

Les choix de poudre sont fonction de la granulométrie des poudres métalliques mais également des procédés de mise en forme décrits ci-après.

MISE EN FORME
La mise en forme consiste à produire en série, avec la poudre métallique choisie, des produits intermédiaires Al, A2, A3 qui sont la première étape des objets que l'on souhaite obtenir.

Le choix du procédé de mise en forme dépend de la granulométrie de la poudre métallique utilisée, de la complexité de l'objet à fabriquer, ainsi que des quantités à produire.

Trois procédés de mise en forme d'objets selon l'invention sont décrits ci-après.

MOULAGE PAR COULAGE
Cette mise en forme concerne plus particulièrement les poudres métalliques de granulométrie de la gamme n"2, c'est à dire 60 pm < Gm < 500 pm, avec des grains à géométrie sphérique. Toutefois, cette mise en forme peut être utilisée également pour d'autres types de poudres.

La Figure 2A montre un outil 1 de mise en forme constitué d'un bloc comportant une empreinte 2 simple, correspondant à la forme souhaitée pour l'objet, avec une partie ouverte débouchant sur la face supérieure du bloc 1.

La poudre métallique 3 est déposée dans l'empreinte 2, comme illustré sur la Figure 2B, sans être comprimée dans l'empreinte. La partie supérieure de la poudre 3, à l'air libre, débordant de l'empreinte 2, est ensuite arasée à l'aide d'un sabot 4 se déplaçant transversalement, comme illustré sur la Figure 2C.

Dans ce procédé de mise en forme par coulage, il n'y a pas d'extrusion et, à la fin de la mise en forme, comme illustré sur la Figure 2D, on obtient un produit intermédiaire Al fragile et tres friable qui doit être conservé dans l'outil 1 de mise en forme pour un traitement thermique de frittage suivant. L'outil 1 est conçu pour résister aux températures de frittage.

MISE EN FORME PAR COMPRESSION
Les Figures 3A à 3E illustrent ce procédé de mise en forme. L'outil 5 de mise en forme est plus complexe que dans le cas précédent. L'empreinte 6 (Fig.3D) est constituée par une cavité déterminée par au moins trois pièces : une matrice 7, un poinçon inférieur 8 et un ppinçon supérieur 9. Le nombre de pièces constituant l'outil 1 peut être supérieur à trois et varier selon la complexité de la forme de l'objet à produire.

La matrice 7 donne le profil général de la pièce.

La cavité 10 prévue dans la matrice 7 est un cylindre dont ra section droite 11 (Fig.3B) correspond au profil effectif de l'objet à réaliser.

La cavité 10 de la matrice débouche à son extrémité inférieure et à son extrémité supérieure. Le poinçon inférieur 8 est prévu pour être introduit par l'extrémité inférieure de la cavité 10 et pour coulisser dans la matrice 7 avec un jeu latéral minimum, la section transversale du poinçon 8 correspondant à la section droite 11 de la cavité 10. Le poinçon supérieur 9 est introduit dans la cavité 10 par son extrémité supérieure pour coulisser dans la matrice 7, avec un jeu latéral minimum, en direction du poinçon inférieur 8. Des canaux ou évents, non représentés, sont prévus pour permettre à l'air, éventuellement emprisonné dans la cavité 10, de s'échapper.

La face transversale inférieure 12 du poinçon supérieur 9 comporte une empreinte correspondant à la forme souhaitée pour la face conjuguée de l'objet à réaliser.

La mise en forme est illustrée par les Figures 3C à 3E.

Après avoir introduit le poinçon inférieur 8 dans la matrice 7, une masse déterminée de poudre métallique 3 est injectée dans le réservoir créé dans la cavité 10, audessus du poinçon 8. La poudre 3 est ensuite comprimée à l'aide du poinçon supérieur 9, comme illustré sur la Figure 3D.

Le poinçon supérieur 9 est ensuite retiré et le poinçon inférieur 8 est soulevé de manière à servir d'éjecteur comme illustré sur la Figure 3E. Le produit intermédiaire A2, constitué par l'objet mis en forme, est ensuite évacué, par exemple latéralement, en étant poussé par un sabot 4.

Ce procédé permet de mettre en forme des pièces de complexité moyenne, supérieure à la complexité des pieces que l'on peut obtenir selon le procédé illustré sur les
Figures 2A à 2D. Les grandes variations d'épaisseur sont à éviter avec cette mise en forme par compression, car elles conduiraient à une hétérogénéité élevée dans le matériau, créant des zones à forte contrainte mécanique locale rendant impossible la compression ou interdisant l'obtention de la porosité recherchée.

Le produit intermédiaire A2 obtenu par ce procédé est relativement friable et fragile, mais sa tenue mécanique est suffisante pour lui permettre d'être manipulé en vue de subir le traitement thermique ultérieur de frittage assurant la cohésion.

MOULAGE PAR INJECTION PLASTIQUE DE POUDRE METALLIQUE
Les Figures 4A à 4C illustrent un autre procédé de mise en forme consistant en un moulage par injection plastique de poudre métallique.

Une empreinte 13, correspondant à la forme souhaitée de l'objet, est créée dans une matrice 14 constituée de quatre parties 14a, 14b, 14c, 14d dans l'exemple considéré. L'empreinte 13 peut comporter des zones concaves aussi bien que convexes. La matrice 14, en plusieurs parties, permet d'obtenir des pièces de très grande complexité, et d'insérer un éjecteur (non représenté) qui peut en même temps servir à marquer l'objet avec un nom.

Lamie en forme s'effectue en plusieurs étapes.

La poudre métallique est mélangée initialement à un liant polymère afin d'obtenir une matière fluide. Le mélange ainsi obtenu est ensuite concassé puits injecté à une température comprise entre 100 C et 2000C dans l'empreinte 13 ; la température exacte d'injection dépend du liant polymère utilisé, gui dépend lui-même de la nature de la poudre métallique mise en forme. La fluidité du mélange est ainsi augmentée par cette élévation en température.

L'injection est réalisée, comme illustré sur la
Figure 4B, au moyen d'une presse à injecter 15 dont la sortie est reliée à un canal d' injection 16 prévu dans la matrice 14 et débouchant dans l'empreinte 13. Plusieurs canaux d'injection peuvent éventuellement être prévus.

L'injection est réalisée de telle sorte que la matière occupe toutes les parties de l'empreinte 13, les différentes pièces 14a-14d de la matrice étant maintenues au contact l'une de l'autre, comme illustré sur la Figure 4B, par des moyens de serrage non représentés.

Lorsque les opérations d'injection et de moulage sont terminées, on procède à l'extraction du produit intermédiaire A3 en séparant les diverses parties 14a-14d de la matrice. Le produit intermédiaire A3 est composé d'un mélange de poudre métallique et de liant polymère, de nature relativement fragile et friable mais qui peut être manipulé. Le liant polymère est ensuite élimine par diffusion atomique lors d'une phase de traitement thermique.

Les trois procédés de mise en forme décrits à propos des Figures 2A-2D, 3A-3E et 4A-4C ne sont pas exclusifs, mais avantageux, et permettent d'obtenir des produits de complexité graduellement croissante.

Lorsque le produit intermédiaire est obtenu par compression (Figure 3A-3E) il est avantageux de choisir des poudres métalliques dont les grains sont à géométrie non sphérique. On assure ainsi une bonne tenue avers permettant au produit intermédiaire d'être extrait de son moule sans dommages et d'être manipulé dans de bonnes conditions lors du passage au traitement thermique.

Le procédé de moulage par coulage des Figures 2A-2D est choisi de préférence pour une poudre métallique de granulométrie élevée proche de la limite supérieure de 500 Sm, avec des grains à géométrie sphérique ou non, et pour des productions de petite et moyenne série.

Le procédé de mise en forme par compression des
Figures 3A-3E convient pour une poudre métallique dont la granulométrie moyenne est comprise entre 5 Wm et 500 Wm, avec des grains à géométrie non sphérique, et pour des moyennes, grandes et très grandes séries.

Le procédé de moulage par injection plastique des
Figures 4A-4C convient pour toute poudre métallique dont la granulométrie moyenne est comprise entre 5 Sm et 500 Wm, avec des grains à géométrie sphérique ou non, et pour des moyennes, grandes et très grandes séries.

TRAITEMENT THERMIQUE
Comme indiqué sur la Figure 1, le produit intermédiaire, obtenu après la mise en forme, doit subir un traitement thermique de frittage afin d'aboutir à la cohésion finale du produit, à la tenue mécanique et à la porosité recherchée.

Les produits mis en forme Al, A2, A3 sont introduits dans des fours de frittage (non représentés) dont les températures de chauffage dépendent du type de poudre métallique utilisé. Ces températures se situent, dans le cas de poudre d'acier inoxydable ou de bronze, entre 11000C et 15000C, pour les opérations habituelles dans la métallurgie. Les durées de frittage varient de plusieurs heures à 60 heures.

On choisit les températures de chauffage et/ou les durées de frittage pour obtenir la porosité souhaitée.

En particulier, il a été trouvé avantageux que les objets présentent une densité apparente de 88 % + 2 % (c'est-à-dire d'environ 86 % à 90 %) de la densité théorique du métal de la poudre, pour que l'objet assure une rétention satisfaisante de substance volatile et une diffusion progressive.

Pour obtenir la porosité souhaitée, on agit sur les températures et/ou les durées de frittage habituelles lorsque celles-ci conduisent à des densités apparentes différentes de celles recherchées. D'une manière générale, une diminution de la température de frittage et/ou de la duree de frittage habituelles, entraîne une diminution de la densité apparente du produit obtenu après frittage inversement une augmentation de la température et/ou de la durée de frittage conduit à une augmentation de la densité apparente du produit fritté.

Pour les produits intermédiaires obtenus par le procédé de mise en forme par coulage des Figures 2A-2D, les températures de frittage adoptées, selon 1'invention, sont les températures usuelles utilisées pour obtenir des filtres en métallurgie des poudres. La durée de frittage est aussi la durée usuelle.

Les procédés de mise en forme par compression ou par moulage par injection plastique des Figures 3A-3E et 4A-4C, conduisent habituellement, avec les poudres métalliques d'acier inoxydable ou de bronze considérées, à des densités apparentes trop élevées et à une porosité insuffisante. Selon l'invention, les températures de frittage sont abaissées en moyenne de 100 C et les durées de frittage sont diminuées en moyenne de 10 à 15 heures.

Ces moyennes refletent des variations dépendant de la qualité de la poudre utilisée.

Dans le cas d'un produit intermédiaire mis en forme par le procédé de moulage par injection plastique de poudre métallique, il convient d'éliminer le liant polymère avant de procéder au frittage. Pour cela, le produit intermédiaire A3 est placé au préalable dans un four chauffé & une température comprise entre 2000C et 4000C pour l'élimination par vaporisation des composants polymères étrangers.

A la fin du traitement thermique de frittage, on obtient un produit brut de frittage ayant la porosité adéquate pour assurer les propriétés de rétention et de diffusion de la substance volatile.

On peut citer pour exemple un produit intermédiaire obtenu par injection plastique de poudre métallique d'acier 316L, et ayant subi le traitement thermique de frittage.

Les densités généralement obtenues pour un tel produit et par cette méthode sont de l'ordre de 99,5 % de la densité théorique de l'acier. Pour obtenir la porosité souhaitée selon l'invention, la température usuelle du traitement thermique de cohésion (frittage) n'a pas été modifiée, mais la durée de frittage a été diminuée de 10 heures pour passer ainsi de 25 heures à 15 heures de cuisson.

Le produit intermédiaire obtenu après frittage est un acier rigide avec une densité apparente de 89 %, correspondant & la porosité souhaitée.

TRAITEMENT DE SURFACE
Après le traitement thermique, les produits bruts de frittage sont ensuite soumis à une opération de traitement de surface. Ce traitement de surface est destiné d'une part l'obtention du rendu esthétique souhaité pour l'objet et d'autre part à retenir la fragrance au sein du matériau et & contrôler la diffusion du parfum au cours du temps.

Les traitements de surface varient également en fonction de la granulométrie de la poudre utilisée et en fonction du procédé de mise en forme utilisé.

Le traitement de surface est une option dans l'élaboration du produit final puisque le choix de l'aspect esthétique de ce produit appartient aux commanditaires.

Les cas de figure après le frittage peuvent être les suivants
a) pas de traitement de surface
b) polissage léger par brossage qualité
brillant,
c) polissage léger par brossage qualité mat,
d) polissage de qualité miroir,
e) revêtement de surface par dépôt en couche
mince d'une matière appropriée,
f) gravure,
g) usinage de finition.

L'état de surface du produit brut de frittage dépend du procédé de mise en forme utilisé ainsi que de la qualité et de la granulométrie moyenne de la poudre métallique choisie.

Les produits issus du processus de mise en forme par coulage des Figures 2A-2D sont élaborés à partir de poudres métalliques de granulométrie moyenne comprise entre 60 Wm et 500 pin. Après frittage, la géométrie sphérique ou non des grains de la poudre d'origine est visible à l'oeil nu et constitue un aspect de surface ayant une esthétique recherchée ; ainsi, un polissage qualité miroir est déconseillé, et le brossage simple qualité brillant peut être préféré.

Dans le cas de produits issus des processus de mise en forme par compression (Figs.3A-3E) ou par injection plastique (Figs.4A-4C), obtenus en particulier avec des poudres métalliques dont la granulométrie est comprise entre 5 pli et 60 pin, les traitements de surface peuvent être choisis parmi les cinq propositions a, b, c, d et e mentionnées ci-dessus, suivant l'esthétique.recherchée pour l'aspect de surface.

Les propositions f (gravure) et g (usinage de finition) peuvent être requises pour la finition de l'objet lorsque des contraintes techniques de mise en forme ne permettent pas d'accéder complètement à la forme finale voulue lors des processus de mise en forme des Figures 3A3E ou 4A-4C.

IMPREGNATION - VENTILATION IMPREGNA TION
Le produit intermédiaire, après traitement de surface, est soumis, selon l'invention, à une imprégnation en substance volatile, notamment en parfum pour aboutir à l'objet final, avantageusement accompagnée d'une ventilation.

Les pores du produit intermédiaire, avant imprégnation, sont remplis d'air à la pression atmosphérique.

Dans un premier temps, il convient de remplir un maximum de pores du produit intermédiaire, après traitement de surface, par un concentré liquide de substance volatile, à savoir, dans l'exemple considéré, de parfum dilué ou non avec de l'alcool éthanol surfin 96 de parfumerie.

Le processus de remplissage de ces pores ou cavités, selon l'invention, consiste à remplacer l'air présent dans les pores par le concentré liquide voulu.

Cette opération, dénommée imprégnation, est effectuée à l'aide d'un appareil 17 mis au point pour cela, schématiquement représenté sur la Figure 5.

Cet appareil 17 comprend une chambre à vide 18, à fermeture hermétique, dans laquelle a lieu l'imprégnation.

Une tubulure 19 relie un orifice, prévu dans une paroi supérieure de la chambre 18, à une pompe à vide 20. Un dispositif filtrant 21 est installé dans la tubulure 19 entre la chambre 18 et la pompe 20, pour protéger le moteur de la pompe à vide contre des matières volatiles corrosives issues soit de l'objet métallique à imprégner, soit du concentré de parfum servant à l'imprégnation. Un robinet 22 est monté sur la tubulure 19, entre le filtre 21 et la chambre 18, pour réguler le débit entre la chambre à vide 18 et la pompe à vide 20.

Un réservoir 23 contenant le concentré liquide destiné à imprégner les objets A est situé à un niveau plus élevé que la chambre à vide 18. La partie inférieure de ce réservoir 23 est reliée par une tubulure 24 à la zone supérieure de la chambre 18. Un robinet 25 est monté sur la tubulure 24 pour commander la communication entre le réservoir 23 et la chambre à vide 18.

La chambre 18 est équipée, en partie haute, d'une tubulure 26 de mise à l'atmosphère munie d'une vanne 27 permettant de supprimer ou d'établir à volonté cette mise à l'atmosphère.

Une cuve de vidange 28 est située au-dessous de la chambre 18 et communique avec le fond de cette chambre par une tubulure 29 de liaison munie d'un robinet de communication 30 qui régule le débit de la chambre à vide vers la cuve de vidange. Les objets A de métal poreux à imprégner sont supportés par des plateaux 31 prévus dans la chambre à vide 18.

Le processus d'imprégnation est le suivant.

Dans un premier temps, les objets A à imprégner sont placés sur les plateaux 31 de la chambre 18. La chambre 18 est ensuite fermée hermétiquement, la vanne 27, et les robinets 22, 25 et 30 étant fermés.

Le robinet 22 est ensuite ouvert et la pompe à vide 20 est mise en marche. Le vide est établi dans la chambre 18 jusqu'à une pression minimale d'environ 0,5 mbar. On assure ainsi l'évacuation maximale des gaz résiduels dans la chambre à vide 18 et dans les pores des objets A.

Le robinet 22 est ensuite fermé et la pompe à vide arrêtée.

Le réservoir 23 est rempli par le concentré liquide de parfum (dilué ou non) devant servir à l'imprégnation. La pression à l'intérieur du réservoir 23, généralement égale à la pression atmosphérique, est supérieure à celle établie par la pompe à vide dans la chambre 18.

Le robinet 25 est ensuite ouvert ; le concentré liquide de parfum s'écoule alors dans la chambre 18 sous l'effet conjugué des différences de pression et de la pesanteur, et les objets A baignent dans le concentré liquide qui a rempli la partie inférieure de la chambre 18.

Les pores des objets A se remplissent du concentré liquide de parfum.

I1 est à noter que le volume de la chambre à vide 18 est choisi de manière que le volume résiduel de cette chambre, lorsque les objets à imprégner A y ont été installés, soit supérieur au volume du réservoir 23, de sorte que la pression y reste inférieure à la presssion atmosphérique.

Après écoulement du concentré liquide du réservoir 23 dans la chambre 18, le robinet 25 est ferme, et le robinet 22 est ouvert à nouveau ; la pompe à vide 20 est mise ' en marche afin d'évacuer l'air éventuellement introduit lors de la mise en communication de la chambre 18 avec le réservoir 23. La pompe à vide 20 est ensuite arrêtée et le robinet 22 de nouveau fermé.

La vanne d'ouverture 27 est ensuite ouverte, ce qui entraîne une remontée de la pression dans la chambre 18 jusqu'à la pression atmosphérique. Cette remontée de pression permet de confiner le concentré liquide dans les objets métalliques A afin de réduire au minimum le nombre dé pores non remplis.

Le robinet 30 est ensuite ouvert pour permettre d'évacuer par gravité le concentré liquide en surplus se trouvant dans le fond de la chambre 18.

Ce type d'imprégnation est avantageux car d'une part, le métal est un matériau rigide et d'autre part, les pores sont très petits.

Un simple bain du métal poreux dans une cuve de concentré liquide ne donnerait pas un aussi bon résultat.

L'imprégnation de l'objet poreux peut quand même être envisagée par trempage ou vaporisation lorsque la porosité est suffisante . Par exemple, on considére un produit intermédiaire après frittage obtenu à partir d'une poudre de bronze de granulométrie moyenne de 400Cun et mis en forme par le procédé de coulage. La porosité résultante ( densité apparente inférieure à 85% de la densité théorique du bronze ) est telle que la technique du trempage ou de la vaporisation appliquée à l'objet produit poreux suffit à l'imprégner ; l'objet une fois imprégné doit toutefois être ventilé, comme expliqué ci-après, pour éviter la perte du concentré par capillarité au profit de l'extérieur
VENTILATION
Pour finir, on procède à une ventilation du produit nouvellement imprégné.

En effet, après imprégnation sous vide, le concentré occupe pratiquement tous les pores du produit métallique et notamment ceux situés dans la couche superficielle. L'inconvénient majeur de cette situation est que l'objet imprégné perd facilement son contenu par capillarité. Afin de pallier cet inconvénient, les pores superficiels du produit imprégné sont vidés par ventilation. Le concentré se trouvant dans les pores de la couche superficielle est évacué par vaporisation ; on assure ainsi un confort tactile nécessaire à la commercialisation de l'objet parfumé ; le rendu olfactif du parfum est permis alors par vaporisation naturelle des pores au coeur du massif vers l'extérieur.

Les avantages de ce type d'imprégnationventilation selon l'invention sont précisés ci-après:
- tout d'abord, ce processus d'imprégnation permet d'assurer la pérennité de diffusion olfactive du parfum ; en effet, puisque tous les pores au centre du massif métallique sont occupés, l'imprégnation est maximale et la diffusion est optimale
- la ventilation permet un confort tactile nécessaire à la commercialisation du produit
- de plus, la ventilation contribue à la pérennité de diffusion olfactive puisque le concentré n'est pas rapidement évacué par capillarité mais par vaporisation naturelle ; on assure ainsi les capacités de rétention et de diffusion progressive du produit imprégné
Un objet imprégné selon l'invention peut assurer une diffusion sensible de substance volatile, en particulier de parfum, à partir de sa mise en service pendant un temps relativement long, d'au moins un mois et en général de plusieurs mois, notamment d'une dizaine de mois. Autrement dit, dans le cas d'une substance odorante, notamment un parfum, l'odorat permet, au voisinage de l'objet (à une distance de l'ordre du mètre, ou moins) de détecter la substance pendant le temps en question.

Les qualités de rétention et de diffusion progressive du parfum peuvent être accrues par les traitements de surface décrits précédemment. En effet les traitements de surface freinent graduellement la diffusion du parfum ; selon le traitement de surface choisi, la diffusion peut être totale jusqu'à devenir nulle
Sans traitement de surface , la diffusion est totale. Avec un revêtement par dépôt de couche mince sur toute la surface du massif, l'imprégnation est très difficile et la diffusion est alors quasiment nulle; une taille d'épargne du revêtement doit alors être effectuée pour faciliter une imprégnation et une diffusion convenable dù parfum ; du cas de figure a jusqu'au traitement de surface e, la vitesse cl de diffusion est progressivement décroissante.

CONDITIONNEKENT
L'objet en métal imprégné de parfum est ensuite conditionné dans une enceinte hermétique. Ce conditionnement peut être individuel ou en vrac. Grâce à cette enceinte hermétique', la diffusion du parfum est stoppée tout le temps de son stockage. L'objet métallique parfumé conserve ainsi toutes ses qualités et au moment de sa distribution, ses propriétés de diffusion sont complètes.

EXEMPLE D'UN MODE DE RÉALISATION D'ÉCHANTILLON PARFUMÉ.

On prend pour exemple la réalisation de boutons de manchette parfumés, en acier inoxydable de couleur mate.

La fabrication porte sur une quantité de 100 000 paires de boutons de manchette soit 200 000 boutons de manchette identiques. Le bouton de manchette est constitué de deux parties, la partie décorative et l'attache.

L'invention peut en effet concerner un objet constituant seulement une partie d'un assemblage dont les autres parties ne sont pas fabriquées suivant le procédé de l'invention. L'attache du bouton de manchette est un produit accessible dans le commerce.

La description concerne la fabrication de la partie décorative. La base est à section carrée de îOmm de côté, la face inférieure est plate et la face supérieure est en relief. Cette partie supérieure représente la tête d'un chien vue de profil, c'est l'image représentée sur le flacon de parfum destiné à la commercialisation.

Comme le rendu final de l'objet décoré est de couleur argent mat, l'acier choisi est le plus répandu, lracier inoxydable 316L (Z2 CND 18.10). Ainsi, le polissage brossage simple sera facile à obtenir. Le bouton de manchette est d'abord mis en forme. Afin de reproduire fidèlement le dessin complexe du flacon original avec toutes ses finesses en relief, la technique utilisée est le moulage par injection plastique de poudre métallique.

Le moule (non représenté > est ici composé de trois parties : une matrice principale, un poinçon inférieur carré et plat et un poinçon supérieur à l'image inversée à reproduire. La mise en forme se fait de la façon décrite à propos des figures 4A-4C.

La poudre, initialement mélangée au liant polymère, conduit à la libération du liant du produit intermédiaire à une température de 1800C pendant 40 heures. Le produit ainsi obtenu subit alors l'opération de frittage à 1150"C pendant 22 heures. Le produit intermédiaire obtenu après frittage subit ensuite un polissage au tonneau permettant d'accéder au polissage léger mat type brossage b.

On récupère ainsi un produit semi-fini prêt à être imprégné. L'imprégnation-ventilation est exactement celle décrite en référence à la Figure 5, avec le concentré du parfum correspondant. Les objets sont ensuite conditionnés par paires dans des sachets plastiques hermétiques de tailles adéquates. Les objets peuvent ainsi être conserves sans déperdition de leurs qualités de rétention et diffusion pendant le temps voulu s'ils sont stockés en attendant la distribution.

La description qui précède a été effectuée esssentiellement à propos d'un objet solide imprégné d'un parfum.

I1 est clair que la substance volatile d'imprégnation ne se limite pas aux parfums, bien qu'il s'agisse d'une application importante.

Un objet conforme à l'invention peut être imprégné d'un arôme alimentaire, par exemple un arôme de café, en vue d'être placé sur un présentoir ( ou linéaire) où des paquets de café correspondants sont offerts en vente. Le client peut ainsi humer 1'arôme du café qu'il envisage d'acheter. Dans ce cas l'objet imprégné peut se présenter sous forme d'une barrette ou réglette solide, obtenue à partir d'une poudre métallique frittée, à poser sur le pkésentoir.

Le cas échéant un objet selon l'invention pourrait être imprégné d'un insecticide ou autre substance à diffuser dans l'atmosphère.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Objet solide, de forme quelconque, imprégné d'une substance volatile pour diffusion dans un milieu environnant, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en une poudre métallique frittée (3) et qu'il presente une porosité adaptée pour assurer une rétention de la substance tout en permettant sa diffusion progressive

2. Objet solide selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la granulométrie moyenne des grains de poudre métallique est comprise entre 5Wm et 500Wm, en particulier entre 5pin et 60 pin

3. Objet solide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que sa densité apparente, abstraction faite de la substance d'imprégnation, est au plus 90% de la densité theorique de la matière de la poudre.

4. Objet solide selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait gu'il est imprégné d'un parfum.

5. Objet solide selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il constitue un objet décoratif et/ou un échantillon promotionnel.

6. Objet solide selon l'une des revendication 1 à 3 caractérisé par le fait qu'il est imprégné d'un arôme alimentaire.

7. Objet solide selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par le fait que les pores de sa couche superficielle sont libérés de la substance volatile, avant mise en service de l'objet.

8. Objet solide selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par le fait qu'il présente un état de surface poli.

9. Objet solide selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par le fait qu'il est réalisé en tine poudre de l'un des métaux ou alliages métalliques suivants : acier inoxydable, bronze, laiton.

10. Objet solide selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par le fait qu'il assure une diffusion sensible de la substance volatile , à partir de sa mise en service, pendant une durée d'au moins un mois, en particulier d'une dizaine de mois.

11. Procédé de fabrication d'un objet solide selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que: - on choisit une poudre métallique d'une granulométrie moyenne appropriée, en particulier comprise entre 5 pin et 500Cim, plus particulièrement entre 5 pin et 60 pin; - on donne à une masse de cette poudre la forme de l'objet par l'un des procédés suivants: coulage, compression ou injection plastique , pour obtenir un produit intermédiaire (Al, A2, A3); - on fait subir un frittage à ce produit intermédiaire à une température et/ou pendant un temps tels qu'on obtienne un objet de porosité suffisante, en particulier ayant une densité apparente au plus égale à 90% de la densité de la matière de la poudre, - et ensuite on imprègne l'objet de la substance volatile.

12. Procédé de fabrication selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la pièce obtenue après frittage est soumise à un traitement de surface, en particulier de polissage.

13. Procédé de fabrication selon la revendication 11 ou 12, caractérisé par le fait qu'avant imprégnation l'objet est soumis à un dégazage sous vide , puis que l'imprégnation est réalisée sous vide.

14. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait qu'après imprégnation on effectue une ventilation de l'objet pour libérer de la substance volatile les pores de la couche superficielle.

15. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 13 ou 14 , caractérisée par le fait qu'elle comporte une chambre à vide (18) dans laquelle sont placés les objets (A) à imprégner , une pompe à vide (20) reliée à la chambre (18), un réservoir (23) de concentré liquide de la substance d'imprégnation propre à déverser son contenu dans la chambre (18) dans laquelle un vide a été réalisé, des robinets et vannes de commande (22,25, 27) étant prévus pour établir ou supprimer les communications entre les différents éléments et pour contrôler une mise à l'atmosphère (26) de la chambre à vide (18).