EP3609809B1 - Valve doseuse pour distributeur de produit fluide - Google Patents

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EP3609809B1
EP3609809B1 EP18724939.6A EP18724939A EP3609809B1 EP 3609809 B1 EP3609809 B1 EP 3609809B1 EP 18724939 A EP18724939 A EP 18724939A EP 3609809 B1 EP3609809 B1 EP 3609809B1
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EP
European Patent Office
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valve
pbt
coefficient
metering
glass microspheres
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EP18724939.6A
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EP3609809A1 (fr
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Patrice LÉONÉ
Michael BAZIRE
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Aptar France SAS
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Aptar France SAS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D83/00—Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/14—Containers or packages with special means for dispensing contents for delivery of liquid or semi-liquid contents by internal gaseous pressure, i.e. aerosol containers comprising propellant for a product delivered by a propellant
    • B65D83/44—Valves specially adapted therefor; Regulating devices
    • B65D83/52—Valves specially adapted therefor; Regulating devices for metering
    • B65D83/54—Metering valves ; Metering valve assemblies

Definitions

  • the present invention relates to a metering valve for a fluid dispenser.
  • valve The preferred field of application of such a valve is pharmaceuticals, but this type of valve can also be used in other fields, for example cosmetics or perfumery.
  • the metering valves of the prior art comprise a valve body defining a metering chamber in which a valve slides between rest and actuation positions.
  • the valve body and the valve are mostly made by molding plastic materials of the polymer type, such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyacetal (POM) or polybutylene terephthalate (PBT).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • POM polyacetal
  • PBT polybutylene terephthalate
  • metering valves must meet requirements of reduced tolerances and be of great dimensional stability for their very small components which constitute them. There is also a requirement of perfect cylindricity for these metering valve components, necessary to maintain the valve sealing points, despite the 5 bar pressure found in the reservoir.
  • the injection-molding process is widely used for the production of parts intended for applications such as packaging, electricity, automobiles, cosmetics or consumer goods. This process is also used in high-tech industries such as medical, pharmaceutical, aeronautics or nuclear.
  • the appearance of the injected parts is a very important criterion, especially for medical applications for which a high level of quality is essential to guarantee patient safety.
  • certain appearance defects can be generated during the manufacture of parts and their control in large-scale production can prove to be delicate.
  • the presence of faults, in particular on safety parts can cause malfunctions or fragility of devices such as metering valves.
  • defects can be remedied in several ways, for example by modifying the parameters of the injection-molding process, by modifying the design of the part to be molded, or by adding additives to the polymers to improve their molding performance.
  • Nucleating agents are the most widely used additives, in particular for removing surface defects. These nucleating agents act by modifying the crystallization kinetics. These nucleating agents can be based on talc or organic products. Other products, such as blowing agents, can also be used. They break down during the molding process to give a foamed structure. They can be based on sodium bicarbonate and sodium citrate.
  • the object of the present invention is to overcome the aforementioned problems.
  • Another object of the present invention is to provide such a metering valve allowing reliable, regular and reproducible distribution of product on each actuation of the dispenser.
  • Another object of the present invention is to provide a metering valve that is simple and inexpensive to manufacture and to assemble.
  • the present invention therefore relates to a metering valve for a fluid product dispenser, comprising a valve body defining a metering chamber in which a valve slides between positions. rest and actuation, said valve body and / or said valve being produced by injection molding of a material comprising a polybutylene terephthalate (PBT) matrix and glass microspheres dispersed in said PBT matrix.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • said glass microspheres have a diameter of between 1 and 2000 ⁇ m, advantageously between 1 and 100 ⁇ m.
  • said glass microspheres are added to the PBT matrix at a rate of between 1 and 20% by weight, advantageously between 1 and 15% by weight.
  • a subject of the present invention is also a fluid product dispenser, comprising a reservoir containing the fluid product to be dispensed, and a metering valve as described above.
  • said distributor comprises an HFA gas as propellant gas.
  • top refers to the upright position shown in the figure. figure 1
  • bottom refers to the upright position shown in the figure. figure 1
  • axial refers to the longitudinal axis of the valve shown in figure 1 .
  • the metering valve shown on figure 1 is of the retention type. It is understood, however, that this is only an example, and that the present invention applies to all types of metering valves.
  • the valve has a valve body 10 extending along a longitudinal axis. Inside said valve body 10, a valve 30 slides between a rest position, which is that shown in figure. figure 1 , and a dispensing position, in which the valve 30 is pressed inside the valve body 10.
  • This valve is intended to be assembled on a reservoir 1, preferably by means of a fixing element 5, which may be a crimp, screw or snap cap, and advantageously with the interposition of a neck gasket 6.
  • a ring 4 can be assembled around the valve body, in particular to reduce the dead volume in the inverted position and to limit the contact of the fluid product with the neck seal.
  • This ring can be of any shape, and the example of the figure 1 is not limiting.
  • the valve 30 is biased towards its rest position by a spring 8, which is arranged in the valve body 10 and which cooperates on the one hand with this valve body 10, and on the other hand with the valve 30, preferably with a radial flange 320 of the valve 30.
  • a metering chamber 20 is defined inside the valve body 10, said valve 30 sliding inside said metering chamber to allow distribution of the contents thereof. when the valve is actuated.
  • the metering chamber is preferably defined between two annular seals, a valve seal 21 and a chamber seal 22, in a well known manner.
  • the figure 1 shows the valve in the upright storage position, that is to say the position in which the metering chamber 20 is placed above the reservoir 1.
  • the valve 30 has an outlet port 301 connected to an inlet port 302, which is disposed in the metering chamber 20 when the valve 30 is in the dispensing position.
  • the valve 30 can be made in two parts, namely an upper part 31 (also called the top of the valve) and a lower part 32 (also called the bottom of the valve).
  • the lower part 32 is in this embodiment assembled inside the upper part 31.
  • An internal channel 33 is provided in the valve 30 which makes it possible to connect the metering chamber 20 to the reservoir 1, to fill said metering chamber 20 when, after each actuation of the valve, the valve 30 returns to its position. rest under the effect of the spring 8. This filling takes place when the device is still in the inverted position of use, with the valve positioned below the reservoir.
  • said valve body and / or said valve is (are) produced by injection molding of a material comprising a polybutylene terephthalate (PBT) matrix and glass microspheres dispersed in said PBT matrix.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the solid glass microspheres are made from glass, advantageously recycled, and have the advantage of not containing free silica or heavy metals. They come in powder form. They have a basic pH, which is favorable when we want to limit interactions with active ingredients. They can be the subject of a surface treatment with a coupling agent, selected according to the nature of the matrix, and which allows better adhesion between the microsphere and the matrix as well as better dispersion.
  • Glass microspheres typically have a diameter of between 1 and 2000 ⁇ m. In the various tests carried out and described below, glass microspheres with a diameter of between 3 and 100 ⁇ m were used, with a median diameter of between 10 and 30 ⁇ m. These microspheres can be added to the PBT matrix at a rate of between 1 and 20% by weight, advantageously between 1 and 15% by weight.

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Description

  • La présente invention concerne une valve doseuse pour un distributeur de produit fluide.
  • Le domaine d'application privilégié d'une telle valve est la pharmaceutique, mais ce type de valve peut aussi être utilisé dans d'autres domaines, par exemple la cosmétique ou la parfumerie.
  • Les valves doseuses de l'art antérieur comportent un corps de valve définissant une chambre de dosage dans laquelle coulisse une soupape entre des positions de repos et d'actionnement. Le corps de valve et la soupape sont la plupart du temps réalisés par moulage de matériaux plastiques du type polymère, tel que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polyacetal (POM) ou le polybutylène téréphtalate (PBT). Or, les valves doseuses doivent répondre à des exigences de tolérances réduites et être d'une grande stabilité dimensionnelle pour leurs composants très petits qui les constituent. Il y a aussi une exigence de parfaite cylindricité pour ces composants de valves doseuses, nécessaire pour maintenir les points d'étanchéité de la valve, malgré une pression de 5 bars que l'on trouve dans le réservoir. Il y a également des exigences d'excellentes propriétés mécaniques pour les matériaux utilisés dans les composants qui constituent les valves doseuses, notamment en raison du fort niveau de contraintes mécanique qui peuvent survenir en particulier lors du remplissage du réservoir à travers ladite valve doseuse et/ou lors de l'utilisation de la valve doseuse par le patient. D'autres contraintes peuvent aussi affecter la fiabilité des valves doseuses, telles qu'un fonctionnement avec des différentiels de pression importants ou une abrasion liée à la présence de poudre.
  • Le procédé d'injection-moulage est très largement utilisée pour la production de pièces destinées à des applications telles que l'emballage, l'électricité, l'automobile, la cosmétique ou les biens de consommation. Ce procédé est également employé dans l'industrie de pointe comme le médical, la pharmaceutique, l'aéronautique ou encore le nucléaire.
  • L'aspect des pièces injectées est un critère très important, notamment pour les applications médicales pour lesquelles un niveau de qualité élevé est essentiel pour garantir la sécurité des patients. Ainsi, certains défauts d'aspect peuvent être générés lors de la fabrication des pièces et leur maîtrise en production à grande échelle peut s'avérer délicate. Or, la présence de défauts, notamment sur des pièces de sécurité, peut engendrer des dysfonctionnements ou une fragilité des dispositifs tels que les valves doseuses. Il existe différents types de défauts, en particulier les bavures, les toiles, les bulles d'air, les stries ou même des pièces incomplètes.
  • On peut remédier à ces défauts de plusieurs façons, par exemple par modifications des paramètres du procédé d'injection-moulage, par modifications du design de la pièce à mouler, ou par ajout d'additifs aux polymères pour améliorer leurs performances au moulage.
  • Les agents nucléants sont les additifs les plus utilisés, notamment pour éliminer les défauts de surface. Ces agents nucléants agissent en modifiant les cinétiques de cristallisation. Ces agents nucléants peuvent être à base talc ou de produits organiques. D'autres produits, tels que les agents gonflants, peuvent être également employés. Ils se décomposent lors du procédé de moulage pour donner une structure moussée. Ils peuvent être à base de bicarbonate de sodium et de citrate de sodium.
  • Les documents FR3035382 , WO2012072962 , FR2767801 et DE2734950 décrivent des dispositifs de l'état de la technique.
  • La présente invention a pour but de surmonter les problèmes susmentionnés.
  • La présente invention a encore pour but de fournir une telle valve doseuse permettant une distribution de produit fiable, régulière et reproductible à chaque actionnement du distributeur.
  • La présente invention a également pour but de fournir une valve doseuse simple et peu coûteuse à fabriquer et à assembler.
  • La présente invention a donc pour objet une valve doseuse pour distributeur de produit fluide, comprenant un corps de valve définissant une chambre de dosage dans laquelle coulisse une soupape entre des positions de repos et d'actionnement, ledit corps de valve et/ou ladite soupape étant réalisé(s) par moulage par injection d'un matériau comprenant une matrice de polybutylène téréphtalate (PBT) et des microsphères de verre dispersées dans ladite matrice PBT.
  • Avantageusement, lesdites microsphères de verre ont un diamètre compris entre 1 et 2000 µm, avantageusement entre 1 et 100 µm.
  • Avantageusement, lesdites microsphères de verre sont ajoutées à la matrice PBT à un taux compris entre 1 et 20 % en poids, avantageusement entre 1 et 15 % en poids.
  • La présente invention a aussi pour objet un distributeur de produit fluide, comprenant un réservoir contenant du produit fluide à distribuer, et une valve doseuse telle que décrite ci-dessus.
  • Avantageusement, ledit distributeur comprend un gaz HFA en tant que gaz propulseur.
  • Ces caractéristiques et avantages et d'autres apparaîtront plus clairement au cours de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins joints, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels :
    • La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une valve doseuse selon un mode de réalisation avantageux,
    • La figure 2 est un graphique comparant le Module de Young du PBT seul et avec différents additifs avec celui du PBT comportant des microsphères selon l'invention, et
    • La figure 3 est un graphique comparant le coefficient de frottement du PBT seul avec celui du PBT comportant des microsphères selon l'invention.
  • Dans la description ci-après, les termes "haut", "bas", "supérieur" et inférieur" se réfèrent à la position droite représentée sur la figure 1, et les termes "axial" et "radial" se réfèrent à l'axe longitudinal de la valve représenté sur la figure 1.
  • La valve doseuse représentée sur la figure 1 est du type à rétention. Il est toutefois entendu que ceci n'est qu'un exemple, et que la présente invention s'applique à tous les types de valves doseuses.
  • La valve comporte un corps de valve 10 s'étendant le long d'un axe longitudinal. À l'intérieur dudit corps de valve 10, une soupape 30 coulisse entre une position de repos, qui est celle représentée sur la figure 1, et une position de distribution, dans laquelle la soupape 30 est enfoncée à l'intérieur du corps de valve 10.
  • Cette valve est destinée à être assemblée sur un réservoir 1, de préférence au moyen d'un élément de fixation 5, qui peut être une capsule à sertir, à visser ou à encliqueter, et avantageusement avec interposition d'un joint de col 6. Éventuellement, une bague 4 peut être assemblée autour du corps de valve, notamment pour diminuer le volume mort en position inversée et pour limiter le contact du produit fluide avec le joint de col. Cette bague peut être de forme quelconque, et l'exemple de la figure 1 n'est pas limitatif.
  • La soupape 30 est sollicitée vers sa position de repos par un ressort 8, qui est disposé dans le corps de valve 10 et qui coopère d'une part avec ce corps de valve 10, et d'autre part avec la soupape 30, de préférence avec une collerette radiale 320 de la soupape 30. Une chambre de dosage 20 est définie à l'intérieur du corps de valve 10, ladite soupape 30 coulissant à l'intérieur de ladite chambre de dosage pour permettre la distribution du contenu de celle-ci lorsque la valve est actionnée.
  • La chambre de dosage est de préférence définie entre deux joints annulaires, un joint de soupape 21 et un joint de chambre 22, de manière bien connue.
  • La figure 1 représente la valve en position droite de stockage, c'est-à-dire la position dans laquelle la chambre de dosage 20 est disposée au-dessus du réservoir 1.
  • La soupape 30 comporte un orifice de sortie 301 relié à un orifice d'entrée 302, qui est disposé dans la chambre de dosage 20 lorsque la soupape 30 est en position de distribution. La soupape 30 peut être réalisée en deux parties, à savoir une partie haute 31 (également appelée haut de soupape) et une partie basse 32 (également appelée bas de soupape). La partie basse 32 est dans ce mode de réalisation assemblée à l'intérieur de la partie haute 31. Un canal interne 33 est prévu dans la soupape 30 qui permet de relier la chambre de dosage 20 au réservoir 1, pour remplir ladite chambre de dosage 20 lorsque, après chaque actionnement de la valve, la soupape 30 revient vers sa position de repos sous l'effet du ressort 8. Ce remplissage se fait quand le dispositif est encore en position inversée d'utilisation, avec la valve disposée en-dessous du réservoir.
  • Selon l'invention ledit corps de valve et/ou ladite soupape est(sont) réalisé(s) par moulage par injection d'un matériau comprenant une matrice de polybutylène téréphtalate (PBT) et des microsphères de verre dispersées dans ladite matrice PBT.
  • Alors que le moulage du PBT est problématique, avec une grande variabilité de la cristallinité d'un lot à l'autre, l'ajout de microsphères de verre dans une matrice PBT permet de maitriser la cristallinité du matériau, et donc de diminuer les problèmes de moulage.
  • Les microsphères de verre pleines sont réalisées à partir de verre, avantageusement recyclé, et présentent l'intérêt de ne pas contenir de silice libre ni de métaux lourds. Elles se présentent sous forme de poudre. Elles ont un pH basique, ce qui est favorable quand on veut limiter les interactions avec les principes actifs. Elles peuvent faire l'objet d'un traitement de surface avec agent de couplage, sélectionné en fonction de la nature de la matrice, et qui permet une meilleure adhésion entre la microsphère et la matrice ainsi qu'une meilleure dispersion.
  • Les microsphères de verres ont typiquement un diamètre compris entre 1 et 2000 µm. Dans les divers tests réalisés et décrits ci-dessous, il a été utilisé des microsphères de verre de diamètre compris entre 3 et 100 µm, avec un diamètre médian compris entre 10 et 30 µm. Ces microsphères peuvent être ajoutées à la matrice PBT à un taux compris entre 1 et 20 % en poids, avantageusement entre 1 et 15 % en poids.
  • L'ajout de microsphères de verre dans une matrice PBT permet d'obtenir notamment les améliorations suivantes:
    • lors du moulage, les microsphères permettent de diminuer la variabilité de cristallinité entre les différents lots de matières et ainsi de réduire les problèmes lors du moulage; cela permet notamment de sensiblement diminuer voire supprimer les problèmes de déformations des composants (appelées retassure) et d'améliorer leur stabilité dimensionnelle;
    • les microsphères permettent d'augmenter les propriétés mécaniques du matériau dans lequel elles sont dispersées; pour caractériser la résistance mécanique d'un matériau, on réalise des mesures de traction, ce qui permet d'obtenir des valeurs de contrainte à la rupture ou module de Young; la figure 2 montre une amélioration significative du Module de Young pour le PBT avec les microsphères de verre, par rapport au PBT seul et par rapport au PBT avec différents additifs bien connus, tel qu'un agent nucléant, du talc ou un agent gonflant;
    • Les microsphères de verre sont d'origine minérale, elles n'apportent donc pas d'extractibles supplémentaires; elles ont au contraire un effet diluant; ainsi, avec un taux de 13% de microsphère de verre dans une matrice PBT, il a été observé une diminution d'un peu plus de 15% des extractibles;
    • les microsphères permettent de diminuer le coefficient de frottement; le coefficient de frottement est le rapport de la force de traction (force de réponse permettant la mise en mouvement de l'appareil) sur la force appliquée (force normale); il existe deux types de coefficient de frottement : le coefficient dynamique et le coefficient statique; le coefficient statique est le coefficient mesuré en début de test; c'est la force nécessaire pour déplacer l'échantillon sur le substrat et initier le mouvement; on parle aussi de coefficient d'adhérence; le coefficient dynamique est le coefficient nécessaire pour que le mouvement soit maintenu à une vitesse constante; dans notre cas, nous avons utilisé les valeurs du coefficient dynamique car le système est alors stable et à vitesse constante; le test a consisté à faire frotter une bille d'acier sur un matériau défini (ici le PBT, avec et sans microsphères) afin de déterminer un coefficient de frottement; les résultats obtenus reproduits sur la figure 3 montrent que l'apport des microsphères permet de diminuer le coefficient de frottement; ceci permet d'envisager notamment une réduction des problèmes de frottement dans les valves;
    • les microsphères n'ont pas d'impact sur la compatibilité avec les principes actifs; ceci a été testé en mettant en contact direct du PBT contenant des microsphères avec des principes actifs (par exemple du fumarate de formoterol), et en mesurant par des techniques analytiques la dégradation de ces principes actifs; les essais réalisés n'ont pas montré d'impact des microsphères de verre sur cette dégradation.
  • La présente invention a été décrite en référence à un mode de réalisation avantageux, mais il est entendu qu'un homme du métier peut y apporter toutes modifications, sans sortir du cadre de la présente invention telle que défini par les revendications annexées.

Claims (5)

  1. Valve doseuse pour distributeur de produit fluide, comprenant un corps de valve (10) définissant une chambre de dosage (20) dans laquelle coulisse une soupape (30) entre des positions de repos et d'actionnement, caractérisé en ce que ledit corps de valve (10) et/ou ladite soupape (30) est(sont) réalisé(s) par moulage par injection d'un matériau comprenant une matrice de polybutylène téréphtalate (PBT) et des microsphères de verre dispersées dans ladite matrice PBT.
  2. Valve selon la revendication 1, dans laquelle lesdites microsphères de verre ont un diamètre compris entre 1 et 2000 µm, avantageusement entre 1 et 100 µm.
  3. Valve selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdites microsphères de verre sont ajoutées à la matrice PBT à un taux compris entre 1 et 20 % en poids, avantageusement entre 1 et 15 % en poids.
  4. Distributeur de produit fluide, comprenant un réservoir (1) contenant du produit fluide à distribuer, caractérisé en ce que ledit distributeur comporte une valve doseuse selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  5. Distributeur selon la revendication 4, comprenant un gaz HFA en tant que gaz propulseur.
EP18724939.6A 2017-04-13 2018-04-09 Valve doseuse pour distributeur de produit fluide Active EP3609809B1 (fr)

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EP3609809A1 EP3609809A1 (fr) 2020-02-19
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EP (1) EP3609809B1 (fr)
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CN (1) CN110650899A (fr)
FR (1) FR3065176B1 (fr)
WO (1) WO2018189469A1 (fr)

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