WO1993011058A1 - Dispositif aerosol pour distribuer une composition a viscosite relativement elevee - Google Patents

Dispositif aerosol pour distribuer une composition a viscosite relativement elevee Download PDF

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WO1993011058A1 PCT/FR1992/001117 FR9201117W WO9311058A1 WO 1993011058 A1 WO1993011058 A1 WO 1993011058A1 FR 9201117 W FR9201117 W FR 9201117W WO 9311058 A1 WO9311058 A1 WO 9311058A1
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Jean-Pierre Yquel
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    • 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
    • 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
    • B65D83/32—Dip-tubes

Definitions

  • the invention relates to an aerosol device for dispensing a composition with a relatively high viscosity, in particular a gel or an emulsion, of the type which comprises a container, intended to be used head up, containing the composition and a propellant. gaseous under pressure acting directly on the composition, a dispensing valve being placed on an opening in the upper part of the container, while a dip tube connected to the valve extends to the vicinity of the bottom of the container.
  • a dispensing valve being placed on an opening in the upper part of the container, while a dip tube connected to the valve extends to the vicinity of the bottom of the container.
  • US-A-3,541,581 shows, in particular in FIG. 5, an aerosol device of this kind, in which no physical separation is provided between the gaseous propellant under pressure and the composition to be dispensed.
  • Such an aerosol device is not entirely satisfactory when the viscosity of the composition to be dispensed is relatively high.
  • FR-A-2 223 452 underlines the difficulties and the operational problems encountered in such a situation. The viscous composition does not flow regularly into the dip tube and cavitation phenomena with loss of propellant gas through the dispensing valve occur. This results in a significant reduction in the emptying rate (ratio of the maximum quantity of composition distributed by the device to the total mass of this composition introduced into the container).
  • FR-A-2 223 452 proposes stable gel compositions with delayed foaming having a relatively low flow threshold, which corresponds to an also relatively low viscosity.
  • This solution which eliminates the more viscous compositions which are nevertheless of significant interest, in particular with regard to self-foaming shaving gels, aims to promote the flow of the composition in the dip tube and in the valve to reduce cavitation phenomena.
  • the object of the invention is, above all, to provide an aerosol device of the type defined above which makes it possible to improve the flow of the composition by avoiding or at least reducing cavitation phenomena and improving the rate of emptying without having reducing the viscosity of the composition to be dispensed.
  • an aerosol device of the kind defined above is characterized in that the composition to be dispensed has a viscosity (measured on a Brookfield DV m viscometer, needle No. 7) situated in the range from 4,000 to 10,000 millipascals. seconds, preferably from 6,000 to 8,000 millipascals.seconds, for a speed of 100 revolutions / minute, and from 30,000 to 150,000 millipascals.seconds, preferably from 50,000 to 120,000 pascals.seconds, for a speed of 2.5 rpm, and that the dip tube consists of a semi-capillary tube whose internal diameter is between 0.7 and 1.5 mm and preferably between 1.3 and 1.5 mm.
  • the invention in a surprising and unexpected manner, makes it possible to improve the flow conditions of a viscous product, from the point of view of the regularity of this flow and the reduction or even the elimination of the cavitation phenomena, by providing a reduced passage section, contrary to what one might think.
  • Tests carried out with an aerosol device in accordance with this embodiment have made it possible to obtain, in certain cases, an emptying rate of more than 80% during continuous dispensing and in all cases, the rate of emptying, in comparison with a device fitted with the same type of valve but with a normal dip tube whose diameter is greater than the values indicated above, by at least 10% in absolute.
  • the valve is provided with a tail which comprises a cylindrical housing in which is engaged the upper end of the semi-capillary tube whose external surface is in abutment against the internal surface of the housing.
  • Figure 1 of this drawing is a vertical sectional view of an aerosol device according to a first embodiment of the invention, shown during distribution.
  • composition C is constituted, in particular, by a self-foaming shaving gel or by a thickened emulsion.
  • the viscosity of composition C measured on a Brookfield DV m viscometer, needle No. 7, is in the range from 4,000 to 10,000 millipascals.seconds, preferably from 6,000 to 8,000 millipascals.seconds, measured at a speed from 100 revolutions / minute and from 30,000 to 150,000 millipascals.seconds, preferably from 50,000 to 120,000 millipascals.seconds, measured at a speed of 2.5 revolutions / minute.
  • the device D comprises a container 1 intended to be used with the head 2 at the top.
  • the container 1 contains the composition and a gaseous propellant B which acts directly on the composition C.
  • the propellant is advantageously constituted by a pressurized gas belonging to the assembly formed by: air, nitrogen, or a liquefiable propellant very sparingly soluble in the composition such as 2-H-heptafluoropropane, better known under the name HCFC 227. A gas is avoided liquefied likely to dissolve in the composition.
  • the head 2 of the container 1 has a frustoconical shape and is provided at its upper end with an opening 3 with a rolled edge.
  • a valve cup 4 is crimped on the edge of this opening and a distribution valve 5 is fixed to the center of the cup 4.
  • the valve 5 comprises a valve body 6 around which the central part of the cup 4 is crimped.
  • An elastic sealing washer 7 is clamped between the front end of the valve body 6 and a rim of the central part of the cup 4.
  • a rod 8 can slide axially in the valve body
  • the rod 8 has a channel central 9 opening upwards and the internal end of which is closed axially; this channel 9 communicates by radial passages 9â (or valve orifices) with a peripheral groove 10.
  • the internal circular edge of the washer 7 is engaged in this groove 10.
  • the washer 7 closes the passage (s) 9â oriented radially and isolates the interior of the container 1 from the channel 9.
  • the washer 7 flexes in its central part and allows communication between the interior of the container 1 and the channel 9, as shown in FIG. 1.
  • the rod 8 is returned to the closed position upwards by a helical spring 11 disposed between the bottom of the housing provided in the body 6 and the rod 8.
  • the upper end of the rod 8 is surmounted by a push button 12 fitted with a dispensing spout 13.
  • valve body 6 At its lower part, the valve body 6 is extended downwards by a valve stem 14 inside which is provided a cylindrical housing 15 limited, upwards, by an internal radial shoulder 16.
  • a semi-capillary plunger tube 18 is engaged by its upper end in the housing 15 and extends towards the bottom to the vicinity of the bottom 19 of the can 1.
  • the internal diameter ⁇ of the tube 18 is between 0.7 mm and 1.5 mm and preferably between 1.3 and 1.5 mm. This reduced diameter section is located upstream of the valve ports 9â *
  • compositions whose viscosity is in the following range: from 4,000 to 10,000 millipascals. Seconds, preferably from 6,000 to 8,000 millipascals.seconds, at a speed of 100 revolutions / minute and from 30,000 to
  • the dispensing device equipped with the semi-capillary tube 18 allows, by pressing the push button 12, as illustrated in Figure 1, a regular distribution of the product through the spout 13, and reduced losses of gaseous propellant.
  • the emptying rate obtained during continuous distribution in some cases, can be greater than 80%.
  • the emptying rate which is obtained with the same type of valve but with a normal dip tube whose internal diameter is clearly greater than 1.5 mm can be reduced by an absolute of 10 points (rate of approximately 70%).
  • the pressure of the propellant at the start of spraying is generally between 5 and
  • the initial flow rate of composition is between 1 g / s and 6.5 g / s, and preferably between 2 g / s and 4 g / s, terminals included.
  • the final composition flow at around 80% of the drain, remains greater than 1 g / s.

Abstract

Le dispositif (D) comprend un bidon (1), destiné à être utilisé tête (2) en haut, contenant la composition (C) et un agent propulsif gazeux (B) sous pression agissant directement sur la composition, une valve de distribution (5) étant placée en partie haute du bidon sur une ouverture (3) de ce bidon, tandis qu'un tube plongeur relié à la valve s'étend jusqu'au voisinage du fond du bidon. La composition (C) à distribuer a une viscosité (mesurée sur viscosimètre Brookfield DV III, aiguille n° 7) située dans la gamme de 4 000 à 10 000 millipascals.secondes, de préférence de 6 000 à 8 000 millipascals.secondes, pour une vitesse de 100 tours/minute et de 30 000 à 150 000 millipascals.secondes, de préférence de 50 000 à 120 000 millipascals.seconces, pour une vitesse de 2,5 tours/minutes; le tube plongeur est constitué par un tube semi-capillaire (18) dont le diamètre intérieur (c^-) est compris entre 0,7 et 1,5 mm.

Description

DISPOSITIF AEROSOL POUR DISTRIBUER UNE COMPOSITION A VISCOSITE RELATIVEMENT ELEVEE.
L'invention est relative à un dispositif aérosol pour distribuer une composition à viscosité relativement élevée, en particulier un gel ou une émulsion, du genre de ceux qui comprennent un bidon, destiné à être utilisé tête en haut, contenant la composition et un agent propulsif gazeux sous pression agissant directement sur la composition, une valve de distribution étant placée sur une ouverture en partie haute du bidon, tandis qu'un tube plongeur relié à la valve s'étend jusqu'au voisinage du fond du bidon.
US-A-3 541 581 montre, en particulier à la figure 5, un dispositif aérosol de ce genre, dans lequel aucune séparation physique n'est prévue entre l'agent propulsif gazeux sous pression et la composition à distribuer. Un tel dispositif aérosol ne donne pas entièrement satisfaction lorsque la viscosité de la composition à distribuer est relativement élevée. FR-A-2 223 452 souligne les difficultés et les problèmes de fonctionnement rencontrés dans une telle situation. La composition visqueuse ne s'écoule pas régulièrement dans le tube plongeur et des phénomènes de cavitation avec perte du gaz propulsif à travers la valve de distribution se produisent. Il en résulte une diminution sensible du taux de vidange (rapport de la quantité maximale de composition distribuée par le dispositif à la masse totale de cette composition introduite dans le bidon). Pour remédier à de tels inconvénients, FR-A-2 223 452 propose des compositions de gel stable à moussage différé ayant un seuil d'écoulement relativement faible, ce qui correspond à une viscosité également relativement faible.
Cette solution, qui écarte les compositions plus visqueuses présentant pourtant un intérêt important, notamment en ce qui concerne les gels à raser automoussants, vise à favoriser l'écoulement de la composition dans le tube plongeur et dans la valve pour réduire les phénomènes de cavitation.
Une telle approche se comprend car il est connu que, pour favoriser l'écoulement d'un produit dans un ensemble de tubes et de canalisations, il convient généralement soit de diminuer la viscosité du produit en conservant des sections de passage constantes, soit d'augmenter les sections de passage si l'on ne peut agir sur la viscosité du produit.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif aérosol du genre défini précédemment qui permette d'améliorer l'écoulement de la composition en évitant ou tout au moins en réduisant les phénomènes de cavitation et en améliorant le taux de vidange sans avoir à réduire la viscosité de la composition à distribuer.
Selon l'invention, un dispositif aérosol du genre défini précédemment est caractérisé par le fait que la composition à distribuer a une viscosité (mesurée sur viscosimètre Brookfield DV m, aiguille n° 7) située dans la gamme de 4 000 à 10 000 millipascals.secondes, de préférence de 6 000 à 8 000 millipascals.secondes, pour une vitesse de 100 tours/minute, et de 30 000 à 150 000 millipascals.secondes, de préférence de 50 000 à 120 000 pascals.secondes, pour une vitesse de 2,5 tours/minute, et que le tube plongeur est constitué par un tube semi-capillaire dont le diamètre intérieur est compris entre 0,7 et 1,5 mm et de préférence entre 1,3 et 1,5 mm.
L'invention, d'une manière surprenante et inattendue, permet d'améliorer les conditions d'écoulement d'un produit visqueux, du point de vue de la régularité de cet écoulement et de la diminution ou même la suppression des phénomènes de cavitation, en prévoyant une section de passage réduite, contrairement à ce que l'on pouvait penser. Des essais effectués avec un dispositif aérosol conforme à ce mode de réalisation ont permis d'obtenir, dans certains cas, un taux de vidange de plus de 80 % lors d'une distribution en continu et dans tous les cas, on améliore le taux de vidange, en comparaison avec un dispositif équipé d'un même type de valve mais avec un tube plongeur normal dont le diamètre est supérieur aux valeurs indiquées ci-dessus, d'au moins 10 % en absolu.
La valve est munie d'une queue qui comporte un logement cylindrique dans lequel est engagée l'extrémité supérieure du tube semi-capillaire dont la surface extérieure est en appui contre la surface interne du logement. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif.
La figure 1, de ce dessin, est une vue en coupe verticale d'un dispositif aérosol conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, représenté en cours de distribution.
En se reportant à la figure 1 du dessin, on peut voir un dispositif aérosol D pour distribuer une composition C à viscosité relativement élevée. La composition C est constituée, notamment, par un gel à raser auto-moussant ou par une émulsion épaissie.
La viscosité de la composition C, mesurée sur viscosimètre Brookfield DV m, aiguille n° 7, se situe dans la gamme de 4 000 à 10 000 millipascals.secondes, de préférence de 6 000 à 8 000 millipascals.secondes, mesurée à une vitesse de 100 tours/minute et de 30 000 à 150 000 millipascals.secondes, de préférence de 50 000 à 120 000 millipascals.secondes, mesurée à une vitesse de 2,5 tours/minute.
Le dispositif D comprend un bidon 1 destiné à être utilisé avec la tête 2 en haut. Le bidon 1 contient la composition et un agent propulsif gazeux B qui agit directement sur la composition C. Autrement dit, aucune séparation physique n'est prévue entre l'agent propulsif gazeux B et la composition C. L'agent propulsif est avantageusement constitué par un gaz sous pression appartenant à l'ensemble formé par : air, azote, ou un propulseur liquéfiable très peu soluble dans la composition tel que le 2-H-heptafluoropropane, plus connu sous la dénomination HCFC 227. On évite d'utiliser un gaz liquéfié susceptible de se disssoudre dans la composition.
La tête 2 du bidon 1 a une forme tronconique et est munie, à son extrémité haute d'une ouverture 3 à bord roulé. Une coupelle de valve 4 est sertie sur le bord de cette ouverture et une valve de distribution 5 est fixée au centre de la coupelle 4. La valve 5 comprend un corps de valve 6 autour duquel est sertie la partie centrale de la coupelle 4.
Une rondelle élastique 7 d'étanchéité est serrée entre l'extrémité frontale du corps de valve 6 et un rebord de la partie centrale de la coupelle 4. Une tige 8 peut coulisser axialement dans le corps de valve
6, cette tige faisant saillie vers l'extérieur. La tige 8 comporte un canal central 9 débouchant vers le haut et dont l'extrémité interne est fermée axialement ; ce canal 9 communique par des passages radiaux 9â (ou orifices de valve) avec une gorge périphérique 10. Le bord circulaire interne de la rondelle 7 est engagé dans cette gorge 10. Lorsque la tige 8 n'est pas enfoncée, la rondelle 7 ferme le ou les passages 9â orientés radialement et isole l'intérieur du bidon 1 du canal 9. Par contre, lorsque la tige 8 est enfoncée, la rondelle 7 fléchit dans sa partie centrale et permet une communication entre l'intérieur du bidon 1 et le canal 9, comme montré sur la figure 1. La tige 8 est rappelée en position de fermeture vers le haut par un ressort en hélice 11 disposé entre le fond du logement prévu dans le corps 6 et la tige 8. L'extrémité supérieure de la tige 8 est surmontée d'un bouton-poussoir 12 équipé d'un bec distributeur 13.
A sa partie inférieure, le corps de valve 6 est prolongé vers le bas par une queue de valve 14 à l'intérieur de laquelle est prévu un logement cylindrique 15 limité, vers le haut, par un épaulement radial intérieur 16. Un passage 17 axial de diamètre relativement important, notamment supérieur à 1 mm, fait communiquer le logement 15 avec la chambre dans laquelle peut se déplacer la tige 8. Un tube plongeur 18 semi-capillaire est engagé par son extrémité supérieure dans le logement 15 et s'étend vers le bas jusqu'au voisinage du fond 19 du bidon 1.
Le diamètre intérieur Ê du tube 18 est compris entre 0,7 mm et 1,5 mm et de préférence entre 1,3 et 1,5 mm. Cette section de diamètre réduit se trouve en amont des orifices de valve 9â*
D'une manière surprenante, avec des compositions dont la viscosité (mesurée sur viscosimètre Brookfield DV EU, aiguille n° 7) se trouve dans la gamme suivante : de 4 000 à 10 000 millipascals.secondes, de préférence de 6 000 à 8 000 millipascals.secondes, à une vitesse de 100 tours/minute et de 30 000 à
150 000 millipascals.secondes de préférence de 50 000 à 120 000 millipascals.secondes, à une vitesse de 2,5 tours/minute, le dispositif distributeur équipé du tube semi-capillaire 18 permet, en appuyant sur le bouton-poussoir 12, comme illustré sur la figure 1, une distribution régulière du produit par le bec 13, et des pertes réduites d'agent propulsif gazeux. Le taux de vidange obtenu lors d'une distribution en continu, dans certains cas, peut être supérieur à 80 % . Le taux de vidange qui est obtenu avec le même type de valve mais avec un tube plongeur normal dont le diamètre interne est nettement supérieur à 1,5 mm peut être inférieur en absolu de 10 points (taux d'environ 70 %).
La pression de l'agent propulsif au début de la pulvérisation, dans le cas d'un gaz comprimé, est généralement comprise entre 5 et
10 bars, cette pression étant de préférence égale à 7 bars. Dans le cas du 2-H-heptafluoropropane (agent propulsif liquéfié), la pression est d'environ 3,5 bars.
Avec le dispositif de l'invention, et les gammes de viscosité indiquées ci-dessus, le débit initial de composition est compris entre 1 g/s et 6,5 g/s, et de préférence entre 2 g/s et 4 g/s, bornes incluses.
Le débit final de composition, à environ 80 % de la vidange, reste supérieur à 1 g/s.
Les essais de distribution d'une composition à viscosité relativement élevée telle que définie précédemment, avec le dispositif de l'invention, ont permis de restituer un produit correct et avec un taux de vidange satisfaisant, malgré de fortes variations de viscosité observées en fonction de la vitesse.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif aérosol pour distribuer une composition à viscosité relativement élevée, en particulier un gel ou une émulsion, comprenant un bidon, destiné à être utilisé tête en haut, contenant la composition et un agent propulsif gazeux sous pression agissant directement sur la composition, une valve de distribution étant placée en partie haute du bidon sur une ouverture de ce bidon, tandis qu'un tube plongeur relié à la valve s'étend jusqu'au voisinage du fond du bidon, caractérisé par le fait que la composition (C) à distribuer a une viscosité (mesurée sur viscosimètre Brookfield DV III, aiguille n° 7) située dans la gamme de 4 000 à 10 000 millipascals.secondes, de préférence de 6 000 à 8 000 millipascals.secondes, pour une vitesse de 100 tours/minute et de 30 000 à 150 000 millipascals.secondes, de préférence de 50 000 à 120 000 millipascals.secondes, pour une vitesse de 2,5 tours/minute, et que le tube plongeur est constitué par un tube semi-capillaire (18) dont le diamètre intérieur (g) est compris entre 0,7 et 1,5 mm.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le diamètre intérieur du tube semi-capillaire (18) est compris entre 1,3 et 1,5 mm.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la valve (5) est munie d'une queue (14) qui comporte un logement cylindrique (15) dans lequel est engagée l'extrémité supérieure du tube capillaire (18) dont la surface extérieure est en appui contre la surface interne du logement (15).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que son taux de vidange est d'au moins 80 % .
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pression de l'agent propulsif dans le cas d'un gaz comprimé est comprise entre 5 et 10 bars, tandis que dans le cas du 2-H-heptafluoroproρane, la pression est d'environ 3,5 bars, et que le débit initial de composition est compris entre 1 g/s et 6,5 g/s.
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