FR2724588A1 - Distributeur aerosol en matiere plastique et a fond renforce, procede de fabrication - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un distributeur aérosol dont le boîtier en matière(s) thermoplastique(s) comporte un fond en dôme renversé renforcé par au moins trois nervures internes. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un boîtier aérosol en matière(s) thermoplastique(s) par injection d'une préforme et soufflage caractérisé par un ratio hauteur du boîtier sur hauteur de la préforme inférieur à 1,4.

Description

La présente invention concerne les distributeurs de produits sous pression
liquides ou crémeux et plus particulièrement les distributeurs aérosols.
Les distributeurs aérosols métalliques qui sont encore les plus utilises presentent de nombreux inconvénients comme par exemple les risques de corrosion ou la difficulté pour obtenir les formes variées que réclame le consommateur. C'est pourquoi de nombreuses tentatives ont eté effectuees pour mettre au point des distributeurs aérosols comportant un boîtier en matière thermoplastique. Le developpement de tels distributeurs a cependant été jusqu'ici limité à quelques cas particuliers.
Le procédé généralement utilisé pour fabriquer des boitiers pour distributeur aérosol en matière thermoplastique consiste à préparer une preforme par injection puis à procéder au soufflage de la préforie. En fonction des dimensions du boitier souhaité, on détermine les dimensions de la préforme de manière telle que, lors du soufflage, la matière thermoplastique soit soumise à une déformation biaxiale et qu'en conséquence, le produit final obtenu soit orienté biaxialement. C'est cette orientation biaxiale qui confère au boîtier une capacité de résistance à la pression pour une utilisation aérosol (voir par exemple la demande de brevet FR 2386407 de DUPONT de NEMOURS).
Ce procédé de soufflage avec bi-orientation présente des inconvénients qui ont entravé le développement des distributeurs aérosols en matière thermoplastique. D'une part, pour obtenir une résistance suffisante â la pression interne, il est nécessaire d'avoir un fond convexe, souvent hémisphérique, qui ne peut pas constituer un fond stable pour le distributeur. D'autre part, la bi-orientation de la déformation se traduit par des parois minces qui, bien que résistant à la pression interne, ont une flexibilité qui n'est pas appréciee des consommateurs et une epaisseur faible qui limite les possibilités de décoration.
On a tenté de remédier à ces inconvénients. Pour assurer la stabilité des distributeurs, un fond plat a été rapporté sur la base hémisphérique. Pour compenser les inconvénients de la faible épaisseur et pour cacher la ligne de jonction entre fonds rapporté et boitier (cette ligne de jonction est inesthétique et inacceptable par exemple en cosmétologie), le boitier a été entièrement enveloppé dans une gaine (GB 2214891).
Cette solution n'est pas encore satisfaisante. D'une part la mise en place du fonds rapporté et de la gaine sont des opérations supplémentaires très coûteuses. D'autre part, du fait du fonds rapporté et/ou de la gaine externe, cette solution est très peu compatible avec les nouvelles exigences des conditionneurs de distributeurs aérosols qui souhaitent de plus en plus des distributeurs à la fois esthétiques et transparents.
Le problème reste donc posé de mettre à la disposition des conditionneurs de produits liquides ou crémeux un distributeur aerosol en une seule pièce, en matière thermoplastique, résistant à la pression interne, esthétique et, si on le souhaite, transparent sur toute sa surface.
Le premier objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un boîtier pour distributeur aérosol en matière thermoplastique qui comporte au moins les deux étapes suivantes - réaliser par injection une preforme dont l'extrémité fermée, qui
deviendra à l'étape suivante le fond du distributeur, comporte au moins
trois nervures en étoile saillantes sur la face interne de ladite
extrémité - mouler par soufflage la préforme ainsi obtenue de maniere telle que le
ratio de la hauteur hors tout du boîtier obtenu sur la hauteur hors tout
de la préforme soit inférieur à 1,4.
La demanderesse a apporté au procédé classiquement utilisé pour fabriquer des boitiers pour distributeur aérosol en matière thermoplastique deux modifications essentielles qui, combinées, lui ont permis de résoudre le problème posé.
Contrairement à l'enseignement de l'art anterieur, elle n'a pas cherche à améliorer les caractéristiques mécaniques de la matière thermoplastique en procédant à un soufflage biaxial. Elle a au contraire limité, lors du soufflage, la déformation suivant l'axe du boîtier à un ratio (hauteur du boîtier sur hauteur de la préforme) de 1,4, renonçant volontairement à toute amélioration des caractéristiques mécaniques puisque ces améliorations commencent en général à se faire sentir à partir d'un ratio de 1,8.
En combinant cette modification majeure avec la technique de fonds en dôme renversé renforcé par des nervures qui n'avait jamais été utilisée pour des boîtiers pour distributeur aerosol, la demanderesse a réussi à obtenir des boîtiers qui non seulement respectent les normes en vigueur concernant la tenue à la pression, le test de la chute et le test de barrière à l'oxygène, mais de plus présentent de nombreux avantages sur le plan esthétique et transparence.
Le moulage par injection de la préforme qui constitue la première étape du procédé selon l'invention est en lui-meme connu. De préférence, il est suivi d'une compression suivant une technique également connue.
La préforme, selon l'invention, a une extrémité fermée qui deviendra à l'étape suivante le fonds du corps de distributeur. Cette extrémité fermée a une forme globalement convexe, par exemple hémisphérique ou tronconique.
Cette extrémité de la préforme comporte sur sa face interne au moins trois nervures en étoile. Ces nervures saillantes sont déterminées de telle sorte que, après soufflage, chaque nervure renforce bien le point de rencontre entre la paroi latérale du boîtier et le fonds lui-meme puis s'étende suffisamment vers le centre du fonds en dôme renversé. De préférence les nervures de la préforme seront déterminées pour que après soufflage, les nervures du fonds du boîtier remontent légèrement le long de la paroi latérale et s'étendent jusqu'au centre du fonds.
Le procédé, objet de l'invention, s'applique à la fois au cas simple où la préforme est constituée d'un seul polymère et au cas où la préforme est constituée de plusieurs couches de polymères comportant ou non des polymeres barrière. Dans ce dernier cas, la préforme peut etre moulée par tout procédé connu de co-injection.
Le procédé selon l'invention, peut etre utilisé avec une grande variété de matières thermoplastiques : les polyamides, les polyesters, les polyacrylonitriles, les chlorures de polyvinyle, les polycarbonates et plus particulièrement le polyéthylène terephtalate ou le polyéthylène naphtalate. Dans le cas d'un boîtier multicouches comportant des couches barrières, celles-ci peuvent être constituées par exemple de chlorure de polyvinylidéne, de copolymères éthylène alcool vinyléne (EVOH) ou de polyamides modifiés.
L'opération de soufflage qui constitue la deuxième étape du procédé selon l'invention est connue en elle-meme.
Une des caractéristiques de l'invention consiste à déterminer en fonction de la hauteur du boîtier que l'on veut obtenir une hauteur de préforme telle que le soufflage aura lieu avec un minimum de bi-orientation. Une manière très simple de caractériser cette bi-orientation du soufflage est de déterminer le ratio des hauteurs hors tout du boîtier finalement obtenu et de la préforme. Selon l'invention, ce ratio doit être inférieur à 1,4.
L'opération de soufflage elle-même peut, suivant une technique connue par ailleurs, être effectuee en deux temps avec une période intermédiaire de stabilisation thermique. Selon une autre technique également connue, le boltier une fois soufflé peut être recuit pour stabiliser sa géométrie.
Les deux étapes de l'invention (moulage par injection de la préforme et soufflage de cette meme préforme) peuvent etre effectuées successivement ou séparément. De préférence, les opérations ont lieu successivement : on laisse légèrement refroidir la préforme qui vient d'être moulée par injection pour faciliter le démoulage et on la réchauffe irrinédiatement pour l'introduire dans la machine de soufflage.
Le deuxième objet de l'invention est un boîtier pour distributeur aérosol en matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comporte un fond en dôme renversé renforcé par au moins trois nervures internes.
Le boîtier suivant l'invention est en matière thermoplastique. I1 comporte soit une seule couche, soit plusieurs couches de polymères ou copolymères différents. Les polymères ou copolymères sont choisis dans les familles des polyamides, des polyesters, des polyacrylonitriles, des chlorures de
polyvinyle, des polycarbonates Parmi les polyesters, il peut être avantageux de choisir le polyéthylène terephtalace ou un copolymère à base de polyéthylène terephtalate ou encore un polyéthylène naphtalate. Dans le cas d'un boitier à plusieurs couches comportant des couches barrières, celles-ci sont choisies généralement parmi le chlorure de polyvinylidéne, les copolyméres éthylène alcool vinyléne (EVOn) ou les polyamides modifiés.
Le boitier suivant l'invention comporte un fonds en dôme renversé renforcé par au moins trois nervures disposées en étoile, saillantes sur la face interne du fond. Ces nervures partent de la partie inférieure de la paroi latérale, épousent la cavité annulaire formée par la jonction de la paroi latérale et du fond en dôme renversé, puis remontent sur le dome en direction de son centre. Ni la longueur, ni l'épaisseur, ni la hauteur de ces nervures ne sont critiques pour la mise en oeuvre de l'invention, l'essentiel étant que soit recouverte d'au moins trois nervures la cavité annulaire formée par la jonction de la paroi latérale et du fonds en done renverse. Cependant, dans une version préférée de l'invention et pour améliorer encore la résistance à la pression, les nervures s'étendent jusqu'au centre du dôme renversé.
Un troisième objet de l'invention est un distributeur aérosol caractérisé en ce qu'il comporte un boitier en matière(s) thermoplastique(s) suivant les descriptions précédentes,
Un tel distributeur aérosol présente de nombreux avantages par rapport à l'art ancérieur. I1 est économique puisqu'vil ne comporte pas de fonds rapporté ou de gaine. I1 est esthétique et peut etre complètement transparent ce qui satisfait les nouveaux besoins des conditionneurs de produits. Enfin il peut revêtir des formes très diverses et avoir une section elliptique, carrée, triangulaire ou autres.
FIGURES
La figure 1 représente trois variantes de préformes suivant l'invention.
La figure la représente une préforme 1 dont la partie inférieure fermée 2
est tronconique. Cette partie inférieure 2 comporte sur sa face interne
sept nervures 3 dont les extrémités inférieures 4a se rejoignent au point
central 5 de la partie inférieure de la préforme.
La figure lb représente une préforme 1 dont la partie inférieure fermée 2 est hémisphérique. Cette partie inférieure 2 comporte sur sa face interne sept nervures 3 dont les extrémités inférieures 4a se trouvent sur la partie concave, à mi-distance entre le point central 5 de la partie inférieure de la préforme et le point de raccordement 6 entre la partie hémisphérique et la partie droite de la préforme.
La partie lc représente une préforme 1 dont la partie inférieure fermée 2 est tronconique. Cette partie inferieure 2 comporte sept nervures 3 dont
les extrémités inférieures 4a se trouvent à une distance du point central 5 de la partie inférieure de la préforme qui représente un tiers de la distance qui sépare ce point 5 du point de raccordement 6 entre la partie tronconique et la partie droite de la préforme.
La figure 2 représente l'opération de soufflage à très faible bi-orientation suivant l'invention.
La figure 3 représente trois variantes de boîtiers pour distributeur
aérosol suivant l'invention.
La figure 3a représente un boîtier pour distributeur aérosol dont le fond
à dôme inversé comporte trois nervures 3 dont l'une des extrémités 4a se trouve sur la paroi latérale et dont l'autre extrémité 4b se trouve vers
le centre du dôme 5 à une distance de ce centre représentant environ un tiers du rayon.
La figure 3b représente un boitier dont le fond à dôme inversé comporte
sept nervures 3 dont l'une des extrémités 4a se trouve sur la paroi
latérale et dont l'autre extrémité se trouve au centre 5 du dôme.
La figure 3c représente un boitier dont le fonds en dôme inversé comporte
sept nervures 3 dont l'une des extrémites 4a se trouve au point de
jonction entre la paroi laterale et le fond et dont l'autre extrémité 4b
se trouve vers le centre du dôme 5 à une distance de ce centre
représentant environ un tiers du rayon.
EXEMPLE
On a procédé au moulage par injection d'une série de 500 préformes en polyéthylène terephtalate. L'injection était systématiquement suivie d'une compression. A chaque opération, on laissait la préforme refroidir dans le moule jusqu'à 80".
Les préformes démoulées avaient les caractéristiques suivantes : hauteur 105 mm, diamètre extérieur à mi-hauteur 28,5 mm, épaisseur de paroi à mi -hauteur 3 mm. L'extrémité fermée des préformes était de forme tronconique et comportait 7 nervures en étoile, saillantes sur la face interne, de longueur 22 mm, hauteur 2 mm, épaisseur 1,3 mm.
Chaque préforme, démoulée à 80 , a été réchauffée jusqu'à la température de 90" en 60 s environ, puis soufflée à l'air jusqu'à la forme définitive du boitier. On a aussi produit 500 boîtiers dont la hauteur était de 120 mm, ce qui correspond à un ratio hauteur du corps sur hauteur de la préforme de 1,14, dont le diamètre extérieur était de 53 mm et dont l'épaisseur de paroi au centre était de 0,7 nwn.
Un echantillonnage de 3x10 boitiers a été soumis aux différents tests habituels des distributeurs aérosols 10 boîtiers ont été soumis à une pression d'eau à la température ambiante et on a mesuré les pressions d'éclatement. Tous les échantillons ont tenu jusqu'à une pression de 19 bars, les résultats allant de 19 à 21 bars.
10 autres boîtiers ont été remplis d'eau aux deux tiers à la température ambiante et ont été mis sous une pression de 6 bars d'azote. On leur a fait subir une chute de 1,8 m. Aucun d'entre eux n'a été détéri6ré.
10 autres boîtiers ont été soumis à un test de perméabilité à l'oxygène.
Les tests ont été effectués sur un appareil de la Société MOCON. Ils consistent à faire passer dans les boîtiers un balayage d'azote et à mesurer pendant 12 heures l'oxygène entrainé par l'azote. Les résultats obtenus pour les 10 échantillons ont été en moyenne de 0,02 cm3 d'oxygène par boîtier et par jour, ce qui satisfait les normes habituelles des conditionneurs.

Claims (16)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un boitier pour distributeur aérosol en
matière < s) thermoplastique(s) caractérisé en ce qu'il comporte au moins
les deux étapes suivantes
- réaliser par injection une préforme dont l'extrémité fermée de forme
convexe comporte sur sa face interne au moins trois nervures en
étoile,
- mouler par soufflage la préforme ainsi obtenue dans la forme
définitive d'un boîtier de manière telle que le ratio de la hauteur
hors tout du boîtier sur la hauteur hors tout de la préforme soit
inférieur à 1,4.
2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'opération
d'injection de la préforme comporte une phase de compression.
3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérise
en ce que la preforme est obtenue par co-injection de plusieurs
polymères.
4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3
caractérisé en ce que l'opération de soufflage est effectuée en deux
temps avec une période intermédiaire de stabilisation thermique.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3
caractérisé en ce que, après soufflage, le boîtier subit un recuit.
6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé
en ce que les opérations de moulage par injection et soufflage
s effectuent successivement sans laisser le temps à la préforme de se
refroidir complètement.
7. Boîtier pour distributeur aérosol en matiere(s) thermoplastique(s),
caractérisé en ce qu'il comporte un fond en dôme renversé renforcé par
au moins trois nervures internes.
8. Boîtier pour distributeur aérosol suivant la revendication 7
caractérisé en ce qu'il est constitué d'une monocouche de matière
thermoplastique choisie parmi les familles suivantes : polyamides,
polyesters, polyacrylonitriles, chlorures de polyvinyle,
polycarbonates.
9. Boîtier pour distributeur aérosol suivant la revendication 7
caractérisé en ce qu'il est constitue d'une monocouche de polyéthylêne terephtal ate
10. Boîtier pour distributeur aérosol suivant la revendication 7
caractérisé en ce qu'il est constitué d'une monocouche d'un copolymère
à base de polyéthylène terephtalate.
11. Boîtier pour distributeur aérosol suivant la revendication 7
caractérisé en ce qu'il est constitué d'une monocouche de polyéthylêne
naphtalate.
12. Boitier pour distributeur aérosol suivant la revendication 7
caractérisé en ce qu'il est constitué de plusieurs couches de
matière(s) thermoplastique(s) choisies parmi les familles suivantes
polyamides, polyesters, polyacrylonitriles, chlorures de polyvinyle ou
polycarbonates.
13. Boîtier pour distributeur aérosol suivant la revendication 12
caractérisé en ce qu'il comporte en outre une ou plusieurs couches de
polymères barrière choisis parmi le chlorure de vinylidéne, les
copolymères éthylène alcool vinylique (EVOH) ou les polyamides
modifiés.
14. Boîtier pour distributeur aérosol suivant l'une quelconque des
revendications 7 à 13 caractérisé en ce que les nervures recouvrent le
profil de la cavité formée à la jonction de la paroi latérale du corps
de distributeur et le fond à dôme renverse.
15. Boitier pour distributeur aérosol suivant l'une quelconque des
revendications 7 à 13 caractérisé en ce que les nervures s'étendent
jusqu'au centre du dôme.
16. Distributeur aérosol caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier
conforme à l'une quelconque des revendications 7 à 15.
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