Brevet FR2308549A1 — publié le 19761119

L'inventioIl, concernant des arosols, est plus sl-:ci- finement relative à un procédé d'introduction de gaz solubles servant d'agents prorulseurs dans des conteneurs remplis de matières actives fluides et de préférence liquides sous session. Les aérosols trouvent une application tendue et de plus en plus grande d?ns la plupart des domaines comte aerosols cosmétiques, pnarmaceuticiues, techniques et alimentaires. Ceci ne justifie pas les critiques grandissantes qui s'attaquent aux agents propulseurs liquéfiés sous pression de plus en tolus employés, tels que les fluorocarbures (par exeule du difluorodichlorométhane ou fréon, etc) ou les nydrocarbures purs (par exemple propane, butane, etc..). En fait les agents propulseurs classiques, liquéfiés sous pression, en particulier les fluorocarbures, sont affligés d'une série d'inconvénients. k8me en l'absence d'oxygène les fluorocarbures nanifestent une activité acide, ce qui entraîne des problèmes de corrosion correspondants. En outre, avec un agent propulseur liquéfié sous pression, on constate une forte dépendance vis-à-vis de la température, de sorte que des conteneurs d'aérosols ne doivent pas etre normalement exposés à des températures assez élevées, par exemple dépassant 500C, à cause du risque d'explosion.Un autre inconvénient est constitué par l'inflammabilité de la plupart des agents propulseurs liquéfiés sous pression, et en outre également dans bien des cas par l'irritation physiologique qu'ils causent, ce qui fait qu'il n'est pas recommandé de les utiliser avec des préparations dermatologiques ou pharmaceutiques pour le traitement des blessures, les inhalations, etc.. Un inconvénient à noter, qui peut éventuellement conduire à limiter fortement l'emploi des agents propulseurs liquéfiés sous pression du genre utilisé jusqu'à présent, est leur action écologique.Comme de tels agents propulseurs sont plus légers que l'air, ils se répandent après leur évaporation à la sortie du conteneur de l'aérosol, dans des régions atmosphériques assez élevées et agissent sur les couches de l'atmosphère contenant de l'ozone, qui entourent le globe terrestre en servant de filtre d'ultra-violet. Une proportion plus élevée de l'ultra-violet dans le rayonnement frappant la terre pourrait devenir nocive dans certains cas pour la croissance des plantes et aussi pour la santé des hommes. En partie pour les raisons ci-dessus, et en partie aussi pour des raisons de prix de revient, on s'est efforcé depuis longtemps de remplacer la plupart des agents propulseurs encore employés actuellement par d'autres, en particulier par sans du gaz carbonique, dont l'emploi est lié,/parler des économies sur le coût, à une série d'autres avantages.Le gaz carbonique est bien cosTatible avec la plupart des substances actives et ce n'est pas un poison, il est incombustiole et sûr à l'égard des explosions, il freine les oxydations, il ne déploie aucune irritation piiysiologique; de plus, il est absorbé par tous les solvants organiques, de sorte que le choix du solvant est facile à faire eu égard à sa faible viscosité et à sa bonne tension superficielle; il a une très faible action frigorifique contrairement aux hydrocarbures, se dilate peu avec la température (explosions) et présente un spectre de particules régulier; il peut eAtre utilisé, à cause de son bas point d'ébullition, même à basse température et finalement il est biodégradable, de sorte qu'il ne présente pas de risque écologique.En utilisant des têtes de pulvérisation appropriées, on peut obtenir en outre un effet de nébulisation satisfaisant. En dehors du gaz carbonique, on a tenté également d'utiliser l'azote ou ses oxydes, mais dans ce cas il subsiste l'obstacle d'une solubilité relativement faible dans les solvants organiques. En dépit de ses grands avantages, parmi lesquels il faut citer, en plus de la non nocivité écologique, un faible prix de revient, le gaz carbonique n'a trouvé jusqu ici en pratique qu'un usage très limité. La raison réside dans la difficulté du remplissage dans le conteneur d'aérosol, qu'on fabrique en tôle métallique, verre, matière synthétique ou autre matériau approprié. En principe, l'introduction du gaz carbonique est possible dans tout état d'agrégation, soit donc comme neige carbonique ou en phase liquide ou gazeuse. Dans les trois cas, la difficulté subsiste que par suite de la mise en solution très lente dans l'appareil à aérosol il se produit des pressions très élevées pouvant dépasser la pression nominale normale et même provoquer un éclatement. Cet inconvénient apparaîtra en particulier lors de l'introduction sous forme solide ou liquide, car dans ces deux cas le gaz carbonique se vaporise immédiatement d'un coup après introduction dans le conteneur. Mais également l'introduction en se gazeuse procure des difficultés, car la vitesse de Issolion ne suffit généralement pas à produire, iamédiatelnent après amenée du gaz carbonique, la pression de service souhaitez. I1 s'établit plutôt une pression primaire élevée et la dégradation jusqu'à une pression secondaire peut exiger des heures. Pour éviter ce phénomène indésirable, on recommande d'utiliser ce qu'on appelle un secoueur ou "shaker", à l'aide duquel le récipient à aérosol est secoué pendant et après l'opération de remplissage. Ainsi la pression secondaire recherchée s'établit effectivement plus vite, mais pas assez rapidement pour justifier un emploi rationnel dans le cadre de la technique du remplissage classique. C'est pourquoi l'invention a pour objet de fournir un procédé pour introduire les gaz solubles servant d'agents propulseurs dans les conteneurs d'aérosols sous pression, procédé grâce auquel les gaz solubles peuvent être employés économiquement comme agents propulseurs pour appareils à aérosols, en particulier dans le cadre des installations de remplissage classiques. Le but visé par l'invention est atteint grâce au fait que le remplissage du conteneur d'aérosol se fait avec coopération de vibrations acoustiques et de préférence d'ultra-sons. quand on utilise le procédé selon l'invention on a eu la surprise de constater que le remplissage par du gaz soluble, en particulier par du gaz carbonique, peut s'effectuer en un temps très court et que durant ce temps on obtient une saturation, c'est-à-dire la constance de la pression recherchée. Le procédé selon l'invention évite ainsi un autre inconvénient qui accompagne les opérations de secouage, à savoir que les soupapes des conteneurs d'aérosol sont sollicitées de façon exagérée ou peuvent même être détruites. Be temps nécessaire pour le remplissage des conteneurs d'aérosol usuels par du gaz carbonique jusqu'à saturation est tellement faible avec le procédé de l'invention qu'en ce qui concerne la commande dans le temps il n'est pas nécessaire d'apporter des modifications aux installations de remplissage classiques. Si le traitement acoustique s'effectue dans la période de temps qui était nécessaire pour faire le remplissage par les agents propulseurs liquéfiés sous pression habituels jusqu'à présent, on obtient sans peine un remplissage de gaz carbonique jusqu'au point de saturation.Par suite, le procédé selon l'invention peut être appliqué dans toutes les installations de remplissage connues, sans qu'il soit nécessaire de leur apporter des transformations coûteuses ou d'y adjoindre des dispositifs accessoires supplémentaires importants. I1 est seulement nécessaire d'avoir en supplément un transducteur à ultra-sons, incluant un générateur ultrasonique, ainsi qu'un dispositif pour amener le transducteur, en une période de temps préfixée, au voisinage du conteneur d'aérosol. Comme, en comparaison avec les agents propulseurs utilisés jusqu'à maintenant, il est nécessaire, quand on emploie le gaz carbonique, d'en avoir une faible proportion volumétrique relativement à la substance active, on peut loger et par conséquent pulvériser, pour un même volume de réception d'un conteneur, une plus grande quantité de matière active. Le traitement acoustique du conteneur d'aérosol s'effectue de préférence pendant le remplissage de gaz,mais si nécessaire on peut l'exécuter pendant une assez longue période de temps. Si l'on emploie le gaz carbonique comme agent propulseur avec des conteneurs d'aérosol classiques, on a constaté, par des essais pratiques,qu'il suffit d'une période de traitement acoustique comprise entre 1 et 3 secondes. On obtient de façon particulièrement simple le traitement par ultra-sons du contenu de l'appareil à aérosol, si cet appareil comprend un récipient métallique, car un métal est bon conducteur des sons. I1 est particulièrement avantageux d'avoir, dans le cadre de l'invention, un vibreur fixe comme transducteur de sons. I1 peut être mû sans grosse complication par un dispositif de déplacement et amené en contact avec un conteneur d'aérosol. A cet égard, dans une forme de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on prévoit que la source acoustique, ayant de préférence la forme d'un transducteur électroacoustique, tels qu'un vibreur à quartz ou à magnétostriction, présente une surface vibrante, plane ou autre, adaptée au fond du conteneur d'aérosol qui peut être amenée en contact avec au moins une partie de surface du fond. Mais il est évidemment possible et avantageux de constituer le transducteur de façon qu'il puisse être amené en contact avec la paroi latérale du récipient d'aérosol. Avec les récipients d'aérosol en verre, on peut utiliser, corlfoI-ement à l'invention, un bain liquide excité par ultra-sons, dans lequel les récipients sont plongés provisoirement, au moins en partie. Les installations de remplissage classiques comportent généralemeLt une table tournante sur laquelle des récipients d'aërosols, remplis de matière active, sont déposés et amenés pas à pas à une tête de remplissage. Les soupapes ont déjà été montées au préalable ou bien elles sont mises en place et fixées, au rythme du remplissage, devant la tette de remplissage. Four une telle disposition une autre forme de réalisation de l'invention prévoit que la source acoustique est disposée sur une partie de structure déplaçable dans la région de la table tcurnante et peut être déplacée à l'aide d'un dispositif de déplacement, amenée au voisinage conteneur d'aérosol ou en être emmenée. L'endroit du contact se trouve alors, comme on l'a déjà indiqué ci-dessus, de préférence au voisinage du poste de remplissage. On peut aussi en principe imaginer qu'on dispose plusieurs transducteurs sur la table tournante, par exemple constituée par un plateau pour déposer les récipients d'aérosol, et dans ce cas alors le traitement acoustique peut se faire en un instant quelconque au cours du séjour du récipient sur la table tournante. Naturellement cela est plus coûteux que d'employer un seul transducteur acoustique. Dans une forme de réalisation particulièrement simple du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on prévoit des ouvertures dans la table tournante dans la région des surfaces de dépôt des conteneurs d'aérosol et la source acoustique est disposée en-dessous de la table tournante et peut être amenée au contact, par l'intermédiaire des ouvertures, avec le fond des conteneurs. Four améliorer l'application, on peut encore prévoir une contre-pièce qui s'applique contre la texte du récipient, pendant la pose du transducteur acoustique sur le fond, et qui fait partie par exemple de la tête de remplissage. Dans d'autres installations de remplissage connues les récipients d'aérosol sont amenés par une voie transporteuse linéaire à un poste de remplissage de gaz propulseur. Le trans ducteur acoustique est alors dispos ici égalerent de façon déplaçable dans la région de poste de remplissage, par exemple en-dessous de la traverse contre laquelle les récipients se déplacent et appliqé par une ouverture dans celleci coutre le fond du récipient. L'invention sera azurite plus en détail, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins. Sur ces dessins - na figure 1 montre schématiquement une installation de remplissaÓe d'avent propulseur, y compris sa commanae. - La figure 2 montre schématiquement une autre installation de remplissage et - La fibule ), un détail de la disposition selon figure 2 sous une forme modifiée. Sur la figure 1, on voit une table tournante Il entraînée par un moteur 10, table sur laquelle une série de boîtes à aérosol 12 sont placées. Une fois que les botes à aérosol 12 ont été mises en place, plusieurs traitements sont exécutés qui ne sont pas représentés ici, à savoir l'introduction dosée de la matière active, la pose d'une soupape 13 et la jonction de la soupape 13 avec le récipient 12.Ensuite le remplissage s'effectue par du gaz propulseur par l'intermédiaire d'une tête à gaz 14, qui peut autre déplacée à l'aide d'une tringlerie 15 et d'un cylindre de déplacement ou vérin 16, en direction de la soupape 13 du récipient 12 se trouvant en-dessous et en s'en écartant. A la tête à gaz 14 est reliée une conduite 17 menant à une soupape de dosage 18 qui est reliée de son côté à une source 19 d'agent propulseur. Jusque là il n'y a pas de différence vis-à-vis des installations de remplissage classiques. Lais dans l'installation représentée on emploie du gaz carbonique comme agent propulseur, qui est introduit en phase gazeuse dans le récipient par l'intermédiaire de la soupape 13 à l'instant même du cycle où par ailleurs on introduit par exemple un fluide propulseur liquéfié sous pression.Sur la figure 1, on a prévu en outre, au voisinage du poste de remplissage d'agent propulseur, un transducteur ultrasonique 20 qui est formé de manie habituelle par une sonotrode (cornet) et qui peut être déplacée, à l'aide d'un cylindre ou vérin de déplacement 21 dont le piston est relié à un bras 22 portant le transducteur à ultra-sons oO, vers un récipient 12 ou l'en écarte, et dans le premier cas il est souhaitable d'avoir un contact aussi intime ou ferme que possible avec la paroi du récipient. be transducteur à ultra-sons 20 est excité par un générateur à ultra-sons 23. Le moteur d'entraînement 1C, le dispositif de déplacement 21, le générateur d'ultra-sons 23, la soupape de dosage 18 et le dispositif de déplacement 16 sont pilotés par un programmeur commun, figuré ici par le bloc 24. Dès qu'un récipient 12, qui n'est pas encore rempli d'agent propulseur, est amené par la table tournante 11 sous la tette à gaz 14, le dispositif de déplacement 18 incline la tête à gaz 14 contre le récipient 12 et permet le remplissage de ce dernier par la source de gaz carbonique 19 par l'intermédiaire de la soupape de dosage 18 qui laisse passer, dans la période de remplissage, la quantité dosée voulue de gaz carbonique. En meAme temps, le dispositif de déplacement 21 amène le transducteur acoustique 20 au contact du récipient 13. La tette à gaz 14 et le transducteur acoustique 20 sont ramenés dans la position de repos, dès que le moteur d'entralnement 10 a fait tourner d'un pas la table 11. Sur la figure 2, par rapport à la disposition selon la figure 1, les mimes parties ou pièces sont pourvues de repères identiques. Contrairement à l'installation selon figure 1, avec la disposition de la figure 2, un transducteur acoustique classique 25 est disposé en-dessous de la table tournante d'une voie transporteuse linéaire 30 qui est pourvue de perçages 26 de diamètre inférieur à celui des récipients 12, qui sont propulsés le long de la voie transporteuse 30, limitée par des tôles latérales (dont on voit l'une d'elles en 31). La tette à gaz 14 présente un raccord conique 28, dirigé vers le récipient 12, qui s'applique, dans la position basse de la tette à gaz 24, contre le récipient 12.Le raccord 28 constitue une pièce de contrepression pour le transducteur 25 lorsque celui-ci s'applique, entraîné par un cylindre de déplacement 29, contre le fond du récipient 12, pour exécuter un traitement acoustique. Dans la position de remplissage, le récipient en traitement est maintenu par une fourche déplaçable axialement "i-. dont on n'a represente sur la figure 2/les bras de fourche 38 et 39 en coupe. Dès que le remplissage est terminé, la fourche est rétractée (perpendiculairement vers l'arrière par rapport au plan de dessin) afin que le récipient suivant puisse avancer. On indiquera que naturellement la table tournante selon figure 1 peut être également pourvue d'ouvertures correspondant à l'ouverture 26, afin que le transducteur acoustique puisse coopérer avec le fond du réservoir. La figure 7montre la structure de principe d'une source acoustique en service contre le fond d'un récipient, qui se compose de manière connue d'un vibreur 33, d'une pièce intermédiaire 34 et de l'électrode à ultrasons 35 (sonotrode, cornet), ces deux dernières pièces de la structure ayant chacune une longueur moitié de la longueur d'onde de l'oscillation utilisée. Par ailleurs, la piece de contrepression peut etre amenée à s'appliquer sur le récipient au moyen d'un ressort 36. Pour le remplissage convenable du gaz carbonique avec action des ultra-sons, il est essentiel d'introduire le gaz par la soupape de récipient 13, car de cette façon on assure que le gaz sorte par l'intermédiaire du tuyau 37 qui part toujours de l'endroit le plus bas du récipient 12. Dans la solution, activée par l'effet de cavitation du traitement acoustique, on observe l'effet le plus remarquable. En choisissant convenablement la pression de remplissage du gaz, le temps de traitement acoustique, le temps nécessaire au remplissage, l'amplitude du transducteur acoustique, la temps rature de la substance active et sa composition, on obtient en très peu de temps toute pression de service voulue dans le récipient à aérosol. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le remplissage de gaz solubles servant d'agents propulseurs dans des conteneurs à aérosol remplis de matières actives fluides et de préférence liquides sous pression, caractérisé en ce que le remplissage du conteneur d'aérosol est activé par un traitement acoustique, de préférence par l'application d'ultra-sons. c. Procéde selon revendication 1, caractérisé en ce que le traitement acoustique est effectué au moins pendant le remplissage de gaz. j. Procédé selon revendication 2, caractérisé en ce que l & période de traitement acoustique, pour des conteneurs d'aérosols classiques, est comprise entre 1 et 3 seconaes. procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on introduit, comme gaz propulseur de l'azote, des oxydes d'azote, ou de préférence du gaz carbonique en phase gazeuse. 5. Procéaé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par l'application sur des récipients métalliques pour aérosols. o. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par l'appllcation sur des récipients en verre pour aérosols. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce oue l'agent propulseur est introduit par l'intermédiaire de la soupape du récipient à aérosol. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel une tête mobile de remplissage à gaz est raccordée, par l'intermédiaire d'une soupape de dosage, à une source de gaz et dans lequel un dispositif pour activer le contenu de matière active dans un conteneur d'aérosol est prévu en vue d'améliorer la dissolution de l'agent propulseur gazeux, caractérisé en ce que, pour activer le contenu de matière active, une source de vibrations acoustiques ou de préférence une source d'ultra-sons est disposée contre le conteneur d'aérosol. 9. Dispositif selon revendication 8, caractérisé en ce que ladite source, ayant de préférence la forme à'un trans- ducteur électroacoustique, tel qu'un transducteur pièzoélectrique ou à magnétostriction, présente une surface d'émission acoustique, plane ou autre, adaptée au fond du conteneur d'aérosol, qui peut être amenée en contact au moins avec une partie de la surface du fond. 10. Dispositif selon revendication 8, caractérisé en ce que ladite source est un transducteur électro-acoustique pouvant être amené en contact avec la paroi latérale du conteneur 'aérosol. 11. Dispositif dans lequel les conteneurs à remplir sont amenés sur une table tournante à la tête de remplissage de gaz et selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la source de vibrations acoustiques est disposée sur une pièce déplaçable dans la région de la table tournante et peut être rapprochée ou écartée du voisinage du conteneur d'aérosol à l'aide d'un dispositif de déplacement. 12. Dispositif, dans lequel les conteneurs à remplir sont amenés linéairement en suivant une voie transporteuse à tête de remplissage de gaz et selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la source de vibrations acoustiques est montée sur une pièce déplaçable dans la région de la voie transporteuse et peut être amenée vers un conteneur d'aérosol ou en etre écartée à l'aide du dispositif de déplacement. 13. Dispositif selon revendication 11, caractérisé en ce que la table tournante présente des ouvertures dans la région des surfaces de dépit des conteneurs d'aérosol et que la sourceacow ~ est disposée sous la table tournante et peut être amenée en contact par l'intermédiaire desdites ouvertures avec le fond du conteneur d'aérosol. 14. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que chaque surface de dépôt sur la table tournante est constituée par une pièce de structure formée par un transducteur électroacoustique. 15. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend une contre-pièce reliée de préférence à la tête de repolissage de gaz, qui maintien le conteneur d'aérosol, pendant le traitement acoustique, contre la surface de cWpôt ou contre le transducteur acoustique.