FR3085734A1 - Joint de valve et valve doseuse pour distributeur de produit fluide. - Google Patents
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Abstract
Joint de valve pour valve doseuse d'un distributeur de produit fluide, ledit joint étant réalisé en un matériau élastomère autolubrifiant.
Description
La présente invention concerne un joint de valve, une valve doseuse et 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 par exemple le polyacetal (POM) ou le polybutylène téréphtalate (PBT). Des joints, notamment un joint externe appelé joint de col et deux joints internes appelés joint de soupape et joint de chambre, sont généralement prévus dans une valve doseuse. Les joints sont généralement réalisés en matériau élastomère, tel que par exemple le nitrile, l’éthylène-propylène-diène monomère (EPDM) ou le copolymère d'oléfine cyclique élastomère (COC élastomère).
L’utilisation de tels joints peut poser plusieurs problèmes. Ainsi, lors de leur fabrication, il est nécessaire d’ajouter du talc sur les bandes élastomères pour éviter le collage lors du stockage. Par ailleurs, pour l’assemblage des valves, il faut utiliser du silicone lors du tamponnage des joints. De plus, en utilisation, les frottements générés entre la soupape et les joints internes peuvent mener à des blocages de la valve, phénomène connu sous le terme de « sticking >>. Pour tenter de surmonter ou limiter ces problèmes, il a été proposé d’utiliser des matériaux élastomères auxquels on ajoute des lubrifiants, appelés aussi agents glissants, généralement à base de silicone, erucamide, oléamide. Ces additifs migrent à la surface du matériau, diminuant ainsi son coefficient de frottement et par conséquent améliorant sa tenue au frottement. Toutefois, il n’est pas toujours facile de maîtriser cette lubrification. Les additifs, avant de pouvoir remplir leur rôle d’agents lubrifiants dans la matrice élastomère, peuvent être dégradés lors de la fabrication du matériau. Il peut y avoir aussi des interactions avec d’autres ingrédients présents dans la matrice élastomère. C’est notamment le cas en présence de charges minérales, qui peuvent absorber ces lubrifiants, empêchant ainsi leur migration à la surface du matériau.
La présente invention a pour but de surmonter les problèmes susmentionnés.
La présente invention a ainsi pour but de fournir un joint de valve avec des propriétés de frottement améliorées.
La présente invention a également pour but de fournir un joint de valve, une valve doseuse et un dispositif de distribution de produit fluide simples et peu coûteux à fabriquer et à assembler.
La présente invention a donc pour objet un joint de valve pour valve doseuse d’un distributeur de produit fluide, ledit joint étant réalisé en un matériau élastomère autolubrifiant.
Avantageusement, ledit matériau élastomère contient un lubrifiant, tel que de l’huile silicone, ledit lubrifiant étant encapsulé sous forme de microcapsules et/ou de microsphères, qui sont ajoutées au matériau élastomère du joint.
Avantageusement, le matériau élastomère comprend de l’EPDM.
Avantageusement, le lubrifiant comprend de l’huile de silicone.
Avantageusement, des microcapsules et/ou des microsphères contenant de l’huile de silicone sont ajoutées au matériau élastomère lors de la fabrication du joint.
Avantageusement, la quantité desdites microcapsules et/ou microsphères introduites dans le matériau élastomère est inférieure à 5% en poids, avantageusement environ 3% en poids du matériau élastomère.
La présente invention a aussi pour objet une valve doseuse d’un 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, ladite valve comportant un joint de col et au moins un joint interne, ladite soupape coulissant contre ledit au moins joint interne, ladite valve doseuse comportant au moins un joint tel que décrit cidessus.
Avantageusement, ledit au moins un joint interne est réalisé tel que décrit ci-dessus.
La présente invention a aussi pour objet un distributeur de produit fluide, comprenant un réservoir contenant du produit fluide à distribuer, ledit distributeur comportant une valve doseuse telle que décrite ci-dessus.
Avantageusement, le 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 à 100% de déformation d’un joint EPDM, avec ou sans silicone, avec un joint EPDM comportant des microcapsules ou des microsphères selon l'invention,
La figure 3 est un graphique comparant la dureté Shore A d’un joint EPDM, avec ou sans silicone, avec un joint EPDM comportant des microcapsules ou des microsphères selon l'invention, et
La figure 4 est un graphique comparant le coefficient de frottement par rapport au POM et au PBT d’un joint EPDM, avec ou sans silicone, avec un joint EPDM comportant des microcapsules ou des microsphères selon l'invention.
Dans la description ci-après, les termes haut et bas se réfèrent à la position droite représentée sur la figure 1, et le terme radial se réfère 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. Plus généralement, la présente invention pourrait aussi s’appliquer à des joints de pompe n’utilisant pas de gaz propulseur pour la distribution du produit fluide.
La valve de la figure 1 comporte un corps de valve 10 s’étendant le long d’un axe longitudinal. À l’intérieur dudit corps de valve 10, une soupape 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-àdire la position dans laquelle la chambre de dosage 20 est disposée audessus 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.
Typiquement, la valve doseuse contient un gaz propulseur, notamment du type HFA, bien connu.
Selon l’invention, au moins un joint de la valve, en particulier au moins un joint interne 21,22, et réalisé en un matériau élastomère autolubrifiant.
Avantageusement, un lubrifiant, tel que de l’huile silicone, est encapsulé sous forme de microcapsules et/ou de microsphères, qui sont ajoutées au matériau élastomère du joint. Cette microencapsulation permet de contrôler et/ou déclencher l’action lubrificatrice à des étapes bien définies du procédé de fabrication et/ou lors du fonctionnement du produit.
La microencapsulation permet d’emprisonner des liquides ou des solides dans une membrane polymère afin de les protéger de l’environnement extérieur ou de maîtriser leur libération dans un environnement choisi. Selon la technologie de préparation employée et le besoin final, il est possible d’obtenir deux types de produits :
- la microcapsule, qui peut être assimilée à un réservoir emprisonnant une matière active liquide (plus ou moins visqueuse) ;
- la microsphère, qui est un réseau macromoléculaire qui ressemble à de petites poches remplies de matières actives (à l’image d’une éponge).
La libération du principe actif peut se faire de plusieurs façons. Elle peut être brutale, sous l’effet d’une contrainte telle que la chaleur ou la pression dans le cas des microcapsules. Les microsphères permettent d’avoir une libération progressive du produit encapsulé. Eventuellement, on peut envisager de combiner les deux effets, en ajoutant simultanément des microcapsules et des microsphères.
La taille des microcaspsules et/ou des microsphères peut varier entre 5 et 100pm.
Dans les exemples décrits ci-après, des microcapsules ou des microsphères d’huile de silicone ont été introduites à hauteur de 3% en poids dans le matériau EPDM formant un joint de valve. Le mode d’ajout se fait comme pour les autres ingrédients (charges minérales, antioxydant, agent de vulcanisation, etc.) ajoutés habituellement dans un matériau EPDM.
Avantageusement, on prévoit une quantité qui est inférieure à 5% en poids.
Les propriétés des matériaux obtenus ont été comparées à deux témoins :
- EPDM standard;
- EPDM standard + 3% d’huile de silicone ajoutée.
La figure 2 illustre le Module à 100% de déformation, et la figure 3 la dureté Shore A. On constate que l’ajout de microcapsules et de microsphères n’a pas d’impact négatif sur ces propriétés mécaniques de l’élastomère, ici l’EPDM.
La figure 4 illustre le coefficient de frottement pour ces mêmes matériaux, d’une part sur du POM et d’autre part sur du PBT.
Le test consiste à faire frotter l’EPDM sur des matériaux plastiques (POM & PBT) afin de déterminer un 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 coefficients : un dynamique et un 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.
Pour la présente comparaison, ce sont les valeurs du coefficient dynamique qui ont été utilisées, avec le système stable et à vitesse constante.
Avec le simple ajout du silicone dans la formulation, il n’y a pas d’amélioration du frottement. Cela confirme l’hypothèse de l’absorption du silicone par la matrice élastomère dans ce cas.
Par contre, on constate une diminution du coefficient de frottement pour toutes les configurations avec microcapsules ou microsphères selon l’invention.
Les résultats obtenus démontrent que l’apport de microcapsules ou de microsphères permet de diminuer significativement le coefficient de frottement.
Les tests comparatifs ont été réalisé avec des joints en EPDM, mais le même résultat sera obtenu avec d’autres matériaux élastomères utilisés pour la fabrication des joints de valve.
L’encapsulation du lubrifiant permet de confiner celui-ci pour éviter qu’il ne soit absorbé ou dégradé lors du procédé de fabrication du matériau. De plus, elle permet de le rendre disponible à la surface du matériau lorsque les microcapsules se cassent sous contrainte mécanique, par frottement ou pression.
L’invention permet donc de réduire les problèmes de frottement dans les valves, et donc de supprimer ou du moins limiter les risques de sticking. De plus, l’ajout de talc sur les bandes élastomères pour éviter le collant lors du stockage n’est plus nécessaire, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication des joints, et donc de la valve. L’assemblage des valves est également simplifié de par la diminution ou la suppression de l’utilisation de silicone lors du tamponnage des joints.
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 tel que défini par les revendications annexées.
Claims (10)
- Revendications1Joint de valve pour valve doseuse d’un distributeur de produit fluide, caractérisé en ce qu’il est réalisé en un matériau élastomère autolubrifiant.
- 2, - Joint selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau élastomère contient un lubrifiant, tel que de l’huile silicone, ledit lubrifiant étant encapsulé sous forme de microcapsules et/ou de microsphères, qui sont ajoutées au matériau élastomère du joint.
- 3. - Joint selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau élastomère comprend de l’EPDM.
- 4, - Joint selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lubrifiant comprend de l’huile de silicone.
- 5. - Joint selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des microcapsules et/ou des microsphères contenant de l’huile de silicone sont ajoutées au matériau élastomère lors de la fabrication du joint.
- 6. - Joint selon la revendication 5, dans lequel la quantité desdites microcapsules et/ou microsphères introduites dans le matériau élastomère est inférieure à 5% en poids, avantageusement environ 3% en poids du matériau élastomère.
- 7, - Valve doseuse d’un 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, ladite valve comportant un joint de col (6) et au moins un joint interne (21,22), ladite soupape coulissant contre ledit au moins joint interne (21, 22), caractérisée en ce que ladite valve doseuse comporte au moins un joint selon l’une quelconque des revendications précédentes.5
- 8.- Valve selon la revendication 7, dans lequel ledit au moins un joint interne (21, 22) est réalisé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6.
- 9, - Distributeur de produit fluide, comprenant un réservoir (1) ίο contenant du produit fluide à distribuer, caractérisé en ce que ledit distributeur comporte une valve doseuse selon la revendication 7 ou 8.
- 10. - Distributeur selon la revendication 9, comprenant un gaz HFA en tant que gaz propulseur.
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