FR2962138A1 - Procede de traitement de surface d'un dispositif de distribution de produit fluide. - Google Patents

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Abstract

Procédé de traitement de surface d'un dispositif de distribution de produit fluide, ledit procédé comprenant l'étape de modifier par implantation ionique, au moyen de faisceaux d'ions multichargés et multi-énergies, au moins une surface à traiter d'au moins une partie dudit dispositif, ladite surface à traiter modifiée ayant des propriétés anti-frottements.

Description

i La présente invention concerne un procédé de traitement de surface pour des dispositifs de distribution de produits fluides. Les dispositifs de distribution de produits fluides sont bien connus. Ils comportent généralement un ou plusieurs réservoir, un organe de distribution, tel qu'une pompe, une valve ou un piston se déplaçant dans le réservoir, et une tête de distribution pourvue d'un orifice de distribution. Dans certains cas, des systèmes d'actionnement latéral sont prévus pour actionner l'organe de distribution. En variante, les dispositifs de distributions de produit fluide peuvent aussi être des inhalateurs comportant une pluralité de io réservoirs contenant chacun une dose individuelle de poudre ou de liquide, et des moyens pour ouvrir et expulser lesdites doses lors d'actionnements successifs. Ces différents dispositifs peuvent en outre comporter un compteur ou indicateur de doses, pour compter ou indiquer le nombre de doses distribuées ou restant à distribuer du dispositif de distribution. Ainsi, 15 ces dispositifs comportent de nombreuses pièces ou parties mobiles, qui se déplacent les unes par rapport aux autres lors de l'actionnement. La maîtrise des frottements, qui peuvent occasionner des bruits gênants et/ou des dysfonctionnements, est un enjeu majeur. En particulier dans le domaine pharmaceutique, les risques de dysfonctionnement du dispositif de 20 distribution peuvent être critiques, par exemple pour des traitements de crise, tels que l'asthme. Ces problèmes de frottements peuvent se poser notamment au niveau du piston de pompe ou de la soupape de valve, qui ne doit surtout pas se bloquer. Il en est de même dans les inhalateurs, où les moyens de déplacement ou d'ouverture de réservoir, ainsi que les moyens 25 de distribution de dose sont sensibles aux frottements, ou encore dans les compteurs de doses, qui doivent donner une indication précise à l'utilisateur pour ne pas le tromper sur le nombre de doses restant à sa disposition. Tout blocage dû aux frottements est donc potentiellement préjudiciable. Les procédés de traitement de surface existants présentent tous des 30 inconvénients. Ainsi, certains procédés ne sont utilisables que sur des surfaces planes. D'autres procédés imposent un choix limité de substrat, par exemple de l'or. La polymérisation de molécules induite par plasma est complexe, coûteuse, et la couche de revêtement obtenue est difficile à contrôler et présente des problèmes de vieillissement. De même, la polymérisation de molécules induite par ultraviolets est également complexe et coûteuse, et ne fonctionne qu'avec des molécules photosensibles. Il en est de même de la polymérisation radicalaire par transfert d'atomes (ATRP), qui est aussi complexe et coûteuse. Enfin, les procédés d'électro-greffage sont complexes et nécessitent des surfaces de support conductrices. La présente invention a pour but de proposer un procédé de traitement de surface qui ne reproduit pas les inconvénients susmentionnés. io En particulier, la présente invention a pour but de fournir un procédé de traitement de surface qui soit efficace, durable, non polluant et simple à réaliser. La présente invention a donc pour objet un procédé de traitement de surface d'un dispositif de distribution de produit fluide, caractérisé en ce que 15 ledit procédé comprend l'étape de modifier par implantation ionique, au moyen de faisceaux d'ions multichargés et multi-énergies, au moins une surface à traiter d'au moins une partie dudit dispositif, ladite surface à traiter modifiée ayant des propriétés anti-frottements. Avantageusement, lesdits ions multichargés sont choisis parmi 20 l'hélium, le bore, le carbone, l'azote, l'oxygène, le néon, l'argon, le krypton et le xénon. Avantageusement, ledit faisceau d'ions est crée par une source à résonance cyclotronique électronique. Avantageusement, lesdits ions multichargés sont multi-énergies. 25 Avantageusement, lesdits ions multi-énergies sont implantés simultanément avec la même tension d'extraction. Avantageusement, ladite surface à traiter est en matériau synthétique, comprenant notamment du polyéthylène et/ou du polypropylène et/ou du polychlorure de vinyle et/ou du polytétrafluoroéthylène, en élastomère, en 30 verre ou en métal. Avantageusement, l'implantation ionique est réalisée à une profondeur de 0 à 3 µm.
Avantageusement, le procédé comprend en outre l'étape d'octroyer par implantation ionique au moins une propriété supplémentaire à ladite surface à traiter, telle que la diminution des interactions avec le produit fluide et/ou la diminution du collage du produit fluide sur la surface à traiter modifiée. Avantageusement, 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. io Avantageusement, ledit dispositif de distribution comporte une pluralité de réservoirs individuels contenant chacun une dose de produit fluide, des moyens d'ouverture de réservoir, tel qu'une aiguille de perçage, et des moyens de distribution de dose pour distribuer une dose de produit fluide à partir d'un réservoir individuel ouvert à travers un orifice de distribution. 15 Avantageusement, ledit dispositif de distribution comporte un réservoir contenant une ou deux dose(s) de produit fluide, et un piston se déplaçant dans ledit réservoir à chaque actionnement. Avantageusement, ledit dispositif de distribution comporte un compteur de doses pour compter le nombre de doses distribuées ou restant 20 à distribuer dudit dispositif de distribution. Avantageusement, ledit produit fluide est un produit pharmaceutique liquide ou pulvérulent destiné notamment à être pulvérisé et/ou inhalé de manière nasale ou orale. Avantageusement, ledit procédé est réalisé en continu sur la chaîne 25 de montage et d'assemblage du dispositif de distribution de produit fluide. 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 30 structurellement la surface de matériaux métalliques sur des profondeurs autour du lm 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 modifier des surfaces mobiles lors de l'actionnement des dispositifs de distribution susmentionnés, pour empêcher ou limiter les frottements. Une telle application de ce procédé d'implantation ionique n'avait jamais été envisagée. Les surfaces à traiter peuvent comprendre un matériau synthétique, tel que du polyéthylène (PE) et/ou du polypropylène (PP) et/ou du io polychlorure de vinyle (PVC) et/ou du polytétrafluoroéthylène (PTFE). Elles peuvent aussi être en métal, en verre, ou en élastomère. De manière simplifiée, le procédé consiste à utiliser une ou plusieurs sources d'ions, telles qu'une source à résonance cyclotronique électronique, dite source RCE. Cette source RCE peut délivrer un faisceau initial d'ions 15 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 la source RCE en un faisceau d'implantation d'ions qui vient frapper une 20 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 pm, et dépend non seulement de la surface à traiter 25 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 30 profil d'implantation mieux réparti. Ceci améliore la qualité du traitement de surface.
Avantageusement, le procédé est effectué dans une enceinte mise 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 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 io 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 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 15 prédéterminée, par exemple cylindrique, avec un rayon prédéterminé. - un profileur pour analyser lors de la première implantation l'intensité 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 20 de détecter toute interruption du faisceau d'ions et de permettre l'enregistrement des variations d'intensité du faisceau durant le traitement. - 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. 25 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 calculé en fonction du rayon du faisceau, des contours externes et internes 30 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. 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 s 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 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 io 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 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 15 faisceau (donc réduire la puissance par cm2), soit augmenter la vitesse de déplacement. Si la pièce est trop petite pour évacuer par rayonnement la 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.
20 Concernant plus particulièrement les élastomères, il est avantageux d'implanter simultanément des ions d'hélium multi-énergies He+ et He2+. 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 25 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 multiénergies He+ et He2+ peut être comprise entre 10 et 400 kV, par exemple 30 supérieure ou égale à 20 kV et/ou inférieure ou égale à 100 kV. Avantageusement, la dose d'ion multi-énergie 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 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. Dans un mode de réalisation avantageux, différentes implantations ioniques sont réalisées sur une même surface à traiter, pour donner plusieurs propriétés à cette surface à traiter. Ainsi, le produit fluide peut être io susceptible de coller à une surface avec laquelle il est en contact, ce qui peut notamment avoir un effet néfaste sur la reproductibilité de la dose distribuée. L'invention prévoit avantageusement de modifier la surface pour empêcher le collage du produit fluide sur la surface de support. De plus, dans les dispositifs de distributions de produit fluides, certains matériaux sont 15 susceptibles d'interagir avec le produit fluide en cas de contact, ce qui peut être néfaste pour le produit fluide. L'invention prévoit avantageusement de modifier la surface à traiter pour empêcher ou limiter les interactions entre le produit fluide et la surface à traiter. Ces traitements de surfaces supplémentaires peuvent être appliqués lors d'étapes d'implantations 20 ioniques successives. Il est à noter que l'ordre des ces étapes successives d'implantations ioniques peut être quelconque. En variante, les 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 25 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 30 montage du dispositif de distribution de produit fluide, et opérer en continu 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. La présente invention s'applique aux dispositifs multidoses, tels que les dispositifs à pompe ou valve monté sur un réservoir et actionnés pour la distribution successive de doses. Elle s'applique aussi aux dispositifs multidoses comportant une pluralité de réservoirs individuels contenant chacun une dose de produit fluide, tel que les inhalateurs de poudre prédosée. Elle s'applique également aux dispositifs unidoses ou bidoses, dans lesquels un piston se déplace directement dans un réservoir à chaque io actionnement. L'invention s'applique en particulier aux dispositifs de pulvérisation nasale ou orale, aux dispositifs de distribution à usage ophtalmique et aux dispositifs à aiguille, type seringue. Diverses modifications sont également possibles pour un homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les 15 revendications annexées. 15

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1.- Procédé de traitement de surface 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 à traiter d'au moins une partie dudit dispositif, ladite surface à traiter modifiée ayant des propriétés anti-frottements.
    2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdits ions multichargés sont choisis parmi l'hélium, le bore, le carbone, l'azote, 10 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 électronique (RCE).
    4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits ions multichargés sont multi-énergies.
    5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel lesdits ions 20 multi-énergies sont implantés simultanément avec la même tension d'extraction.
    6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite surface à traiter est en matériau 25 synthétique, comprenant notamment du polyéthylène (PE) et/ou du polypropylène (PP) et/ou du polychlorure de vinyle (PVC) et/ou du polytétrafluoroéthylène (PTFE), en élastomère, en verre ou en métal. 9 2962138 i0
    7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'implantation ionique est réalisée à une profondeur de 0 à 3 µm. 5
    8.- 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 supplémentaire à ladite surface à traiter, telle que la diminution des interactions avec le produit fluide et/ou la diminution du collage du io produit fluide sur la surface à traiter modifiée.
    9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de distribution comporte un réservoir contenant le produit fluide, un organe de distribution, tel 15 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.
    10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 20 dans lequel ledit dispositif de distribution comporte une pluralité de réservoirs individuels contenant chacun une dose de produit fluide, des moyens d'ouverture de réservoir, tel qu'une aiguille de perçage, et des moyens de distribution de dose pour distribuer une dose de produit fluide à partir d'un réservoir individuel ouvert à travers un orifice de 25 distribution.
    11.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel ledit dispositif de distribution comporte un réservoir contenant une ou deux dose(s) de produit fluide, et un piston se 30 déplaçant dans ledit réservoir à chaque actionnement. 5 lo
    12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de distribution comporte un compteur de doses pour compter le nombre de doses distribuées ou restant à distribuer dudit dispositif de distribution.
    13.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit produit fluide est un produit pharmaceutique liquide ou pulvérulent destiné notamment à être pulvérisé et/ou inhalé de manière nasale ou orale.
    14.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit procédé est réalisé en continu sur la chaîne de montage et d'assemblage du dispositif de distribution de produit fluide. 15
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