Brevet FR2490109A1 — publié le 19820319

L'invention se rapporte à un applicateur de fluide de type à contact ou à "étalement par frottement". L'invention se rapporte plus particulièrement à un applicateur dans lequel un fluide que contient un réservoir ou une bouteille passe en étant libéré de manière réglée sur une surface sur laquelle il peut être déposé. I1 existe dans l'art antérieur de nombreux applicateurs de fluides de nombreux types comprenant ceux qui sont conçus spécialement pour l'enduction de la surface d'un corps à l'aide d'une pellicule de fluide. Dans un autre type d'"applicateur", le transfert de fluide d'un récipient à la surface d'un corps s'effectue sans contact direct entre le récipient ou distributeur et la surface devant être traitée. En d'autres termes, le fluide est déposé par pulvérisation à l'aide soit d'un propulseur d'aérosol, soit d'un mécanisme de pompage. Dans un autre type général de dispositif de ce type, une bille. de roulement est utilisée pour transférer le liquide du réservoir que contient un récipient à la surface du corps. Bien que chacun des types cités ci-dessus de dispositif puisse assumer sa fonction convenable dans des circonstances appropriées, chacun de leur mécanisme est relativement compliqué et coûteux. Les mécanismes à valve d'aérosol doivent être fabriqués suivant des normes précises comme doivent l'entre les dispositifs de pompage du type capable de produire un jet d'atomisation dirigé et régulier. Les applicateurs à billes de roulement doivent être dimensionnés soigneusement et conçus correctement et leurs ajustements doivent être structurés de manière à éviter d'une part que le fluide puisse se répandre en sortant du distributeur et, d'autre part, que les trajets d'écoulement du fluide soient obstrués. Malgré l'intérêt porté depuis très longtemps aux applicateurs de fluide et en dépit des recherches et des travaux de développement coûteux qui ont été faits, aucun des mécanismes de l'art antérieur n'est totalement exempt d'inconvénients et de caractéristiques gênantes. L'invention a donc essentiellement pour objet un applicateur mécanique simple et neanmoins très efficace qui peut etre utilisé facilement et de manière fiable pour déposer un liquide sous forme de pellicule d'un réservoir sur une surface choisie. L'applicateur de fluide selon l'invention ne comprend aucune pièce "mobile". L'invention concerne un applicateur à régulation de l'écoulement de fluide et par contact d'une surface, cet applicateur consistant en un bouchon distributeur qui est convenablement fixé de manière à constituer un obturateur d'une bouteille ou récipient semblable. L'applicateur comporte plusieurs canalisations de passage de fluide qui traversent une cloison du sommet de cet applicateur. de manière à établir une communication permettant l'écoulement de fluide entre le volume interne du récipient et l'ambiance. Les canaux ont des dimensions physiques telles qu'ils créent des forces moléculaires de tension superficielle, y compris des forces de capillarité, qui agissent pour interdire la liberté ou l'absence de retenue de l'écoulement de liquide par les canaux sous l'effet de la gravité uniquement, mais qui autorisent l'écoulement du liquide lorsqu'une surface extérieure de l'applicateur est placée de manière à établir le contact entre le liquide que contient le canal et une surface sur laquelle le liquide doit etre déposé, en surmontant les forces de tension superficielle qui empechent 1 'écoulement. Dans des modes de réalisation avantageux de l'invention, les liquides devant etre distribués peuvent etre des lotions, des eaux de Cologne, des spécialités cosmétiques, des préparations médicinales ou toute autre préparation fluide. L'invention est en principe particulièrement utile dans l'application de ces fluides à des surfaces sélectionnées du corps. Le bouchon de l'applicateur de l'invention peut être facilement fixé de manière qu'il fasse partie de bouteilles ou de récipients qui peuvent etre soit en verre, soit en matière plastique. Selon un mode de réalisation avantageux, le bouchon lui-meme est en matière plastique. Il peut avantageusement etre utilisé avec des bouteilles des différents types disponibles actuellement, sans modification notable de la structure des bouteilles. Une très faible et très simple modification de la structure du bouchon peut lui permettre d'etre utilisé soit en bouchon intérieur fixé par frottement dans l'embouchure de la bouteille, soit en manchette si ce mode de fixation est préférable. L'applicateur peut avantageusement etre réalisé en matière plastique demi-dure du type pouvant se fixer facilement par frottement sur un élément complémentaire sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une colle ou un adhésif. Une particularité fonctionnelle importante de l'applicateur de l'invention est qu'il empeche efficacement le liquide de sortir du récipient même lorsque celui-ci, sur lequel l'applicateur est monté, est renversé, mais il autorise la décharge de fluide sur une surface avec laquelle il est mis en contact lorsque sa face extérieure est placée sur cette surface. L'applicateur autorise l'écoulement réglé et continu du fluide à travers le bouchon et sur la surface à enduire lorsque la face-de ce bouchon est frottée sur cette surface.Le bouchon applicateur de l'invention est de nature telle et a pour caractéristique physique que les canaux de passage de fluide traversant sa cloison de décharge sont dimensionnés de manière que les forces de tension moléculaire superficielle et les forces de capillarité créées interdisent la liberté d'écoulement du liquide par les canaux sous l'effet de la gravité seule.Les canaux laissent néanmoins la liberté de passage du fluide lorsque la face extérieure de l'applicateur est placée contre la surface sur laquelle le fluide doit être déposé et qu'elle établit le contact entre cette surface et le fluide que contiennent les canaux. I1 est bien évident que les paramatres physiques tels que la viscosité et la tension superficielle du liquide devant etre distribué influent sur le choix des dimensions et de la forme des canaux qui conviennent pour obtenir les caractéristiques souhaitées d'écoulement - tous ces facteurs entrant dans le domaine de l'invention. L'invention va -être décrite plus en détail en regard du dessin annexé représentant à titre d'exemples nullement limitatifs divers modes de réalisation de l'applicateur ; sur ce dessin : - la figure 1 est une élévation d'une bouteille ou d'un récipient du type dans lequel le bouchon applicateur de l'invention trouve son utilité ; - la figure 2 est une coupe axiale à échelle agrandie de la partie supérieure d'une bouteille sur laquelle un mode de réalisation du bouchon applicateur est fixé de manière à former une manchette ; - la figure 3 est une vue en plan du bouchon applicateur de la figure 4 ; - la figure 4 est une coupe axiale à échelle agrandie de la partie supérieure d'une bouteille sur laquelle le mode particulier de réalisation de l'applicateur constitue un bouchon interne fixé dans l'embouchure ou le col ;; - la figure 5 est une coupe partielle à échelle agrandie du mode de réalisation représenté sur la figure 4 et illustre le récipient renversé afin de montrer schématiquement la manière dont le contenu fluide est retenu, même contre la gravité ; et - les figures 6 et 7 sont des coupes transver sales partielles représentant d'autres formes possibles des canaux de passage de fluide du bouchon applicateur de l'invention. L'invention se rapporte essentiellement à un bouchon ou applicateur qui peut se fixer facilement par friction de manière à constituer un mécanisme de régulation de l'écoulement de fluide qui recouvre l'embouchure de la bouteille ou d'un autre récipient servant de réservoir de liquide devant être déposé sur la surface d'un corps. Le bouchon comporte des pores ou canaux dont les dimensions physiques sont telles que la tension superficielle et la capillarité créées surmontent la force produite par la gravité et s'exerçant sur le liquide que ' contient le récipient lorsque celui-ci et l'applicateur sont renversés. Selon une particularité essentielle de l'invention, sa structure mécanique spéciale a pour effet que l'écoulement du produit du réservoir par les pores de l'applicateur a lieu uniquement lorsque la face de ce dernier est placée à proximité de la surface sur laquelle le fluide doit être déposé, de manière qu'il se produise un contact entre cette surface et le fluide retenu par le bouchon applicateur. Le dessin et en particulier les figures 1, 4 et 5, représentent à titre d'exemple un récipient 10 sur lequel est fixé un mode de réalisation de l'applicateur 20 selon l'invention. Dans l'exemple particulier qui est représenté, le récipient 10 contenant le fluide constitue un flacon allongé, sensiblement cylindrique 24 qui sert de réservoir du liquide 26 devant distribué. L'extrémité supérieure du flacon 24 est en une pièce avec un col 30 comportant une embouchure 32. Le col est entouré d'un filetage 36 qui est complémentaire du taraudage (non représenté) d'un obturateur ou capuchon 40. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4 et 5, l'applicateur 20 comprend une cloison sensiblement cylindrique ou tubulaire 42 qui en forme le corps surmonté par une cloison supérieure 46 avec laquelle il est en une pièce et qui est sensiblement plane et horizontale lorsque le récipient est debout. Dans le mode particulier de réalisation représenté de l'applicateur, ltextrémité inférieure de la cloison cylindrique 42 orientée vers le bas est chanfreinée ou conique vers l'intérieur de manière à constituer une jupe 50 dont le diamètre global est légèrement réduit afin de faciliter l'introduction à force de la cloison cylindrique dans le col 30 du récipient 10 de manière à établir un contact d'étanchéité direct avec la surface intérieure annulaire complémentaire 54 de ce col, de a manière représentée sur la figure 4.Un rebord circonférentiel orienté radialement vers l'extérieur est en saillie sur la cloison 46 du sommet de l'applicateur dont il forme un prolongement, ce rebord constituant un obturateur sur la face d'extrémité 60 du col 30 de la bouteille de manière que l'ensemble ainsi réalisé ait une apparence générale plaisante et esthétique. Plusieurs canaux 66 permettant à un liquide de s'écouler sont réalisés dans la cloison 46 du sommet du bouchon applicateur 20, chaque canal communiquant par un orifice d'entrée 68 avec l'intérieur 70 du réservoir à fluide ou récipient 10. Les canaux 66 communiquent à l'extrémité opposée avec l'atmosphère ambiante par des orifices de décharge 74. Les canaux 66 sont caractérisés en ce qu'ils ont pour fonction d'empêcher l'écoulement de fluide dans certaines conditions tout en permettant le passage de ce fluide dans d'autres conditions. Plus exactement, les dimensions physiques des canaux 66 sont telles qu'elles créent des forces de tension moléculaire superficielle, y compris des forces de capillarité, qui s'exercent sur le liquide que ces canaux 66 contiennent et aussi à leur orifice de décharge 74 en s'opposant aux et en surmontant les forces de gravité s'exerçant sur le liquide 26 se trouvant dans les canaux 66 (figure 5) lorsque le récipient 10 est en position renversée, afin d'empêcher le liquide de s'écouler librement et sans restriction par les canaux 66 et par l'orifice de décharge 74. Comme le montre schématiquement -la figure 5, lorsque le récipient est en position renversée et que le liquide 26 qu'il contient en remplit le col 78, la résultante des forces de capillarité et de tension superficielle ainsi que de la gravité a pour effet de créer un ménisque quasi stable 80 suspendu à l'orifice de sortie 74 et dépassant la surface extérieure plane 84 qui délimite la cloison 46 du sommet du bouchon 20. En l'absence de véritable contact entre la surface suspendue du ménisque 80 et un objet mécanique (par exemple une surface devant être enduite), le système demeure en équilibre et reste statique. Il ne se produit aucun écoulement de fluide.Toutefois, lorsqu'une surface, par exemple celle d'un corps (non représenté) sur laquelle le fluide doit être déposé est mise en contact avec le ménisque 80, l'équilibre est détruit et le fluide commence de s'écouler par les canaux 66 et son écoulement se poursuit lorsque le bouchon applicateur 20 est frotté sur la surface devant être humidifiée. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention tel que représenté et destiné à garantir un réglage très efficace du débit auquel le fluide est libéré par les canaux 66, et à déterminer le degré de contact entre la surface devant être humidifiée et le ménisque suspendu 80, la cloison 46 de l'applicateur 20 qui recouvre ou chevauche le récipient comporte sur la face extérieure plane un anneau en saillie 90 qui forme un élément d'entretoisement destiné à établir une relation spatiale fixe entre la surface de contact et le ménisque voisin suspendu 80.On comprend qu'en mettant en contact l'anneau 90 avec la surface d'un corps, une pression exercée même très faible fait pénétrer la peau mobile dans l'anneau 90 ou lui fait remplir l'espace situé à l'intérieur de cet anneau en la faisant entrer en contact avec le ménisque 80 du fluide 26 et en détruisant l'équilibre existant, avec pour conséquence que le fluide s'écoule par les canaux d'alimentation 66 conformément aux principes établis de la dynamique et de la physique de la circulation des fluides. Lorsque l'anneau 90 est écarté de la surface du corps, l'écoulement par le-canal 66 cesse immédiatement. I1 apparaît clairement, d'après la description qui précède, qu'il existe une relation étroite entre les propriétés d'écoulement de fluide par les canaux 66 et les dimensions physiques de ces canaux ainsi que leur forme. On comprend également que les dimensions particulières dépendent d'une part de la nature du fluide devant être distribué, ainsi que de la tension superficielle et de la viscosité de ce fluide. I1 a été observé que, dans le cas d'une eau de Cologne, des dimensions qui conviennent pour les canaux 66 sont une longueur d'environ 1 mm et une section transversale qui soit conique vers l'extérieur entre la surface intérieure et la surface extérieure de la cloison extérieure 46, l'orifice d'entrée 68 ayant une dimension transversale d'environ 0,5 mm de diamètre et l'orifice de sortie 74 ayant un diamètre d'environ 1,5 mm. Les canaux 66 sont coniques ou s'évasent vers l'extérieur, vers les orifices de décharge 74, la surface des canaux inscrivant en coupe verticale un angle d'environ 600. Cet angle peut varier dans une plage d'environ 45 à environ 1200. Le spécialiste de cette technique prenant pour base ces informations ne doit avoir aucune difficulté à trouver les dimensions convenables pour d'autres compositions liquides sans avoir à exercer une activité inventive. La figure 2 représente une variante de réalisation d'un applicateur 20a. La différence essentielle de cette structure est qu'elle se fixe en formant une manchette qui comprend une cloison sensiblement cylindrique 42a qui est en une pièce et qui se place par glissement et avec frottement sur le col 30a de la bouteille ou récipient 10a. Dans cet exemple particulier de réalisation, le récipient 10a comprend de préférence un filetage 94 destiné à être mis en prise avec un filetage d'un capuchon ou couvercle (non représenté) formant un obturateur du flacon muni de l'applicateur. Du point de vue fonctionnel, l'applicateur 20a de la figure 2 est pratiquement identique à celui qui a été décrit en regard des figures 4 et 5.Les figures 6 et 7 représentent partiellement des structures de bouchon applicateur dont les éléments correspondant à ceux que représentent les figures 4 et 5 sont munis de suffixes "b" et "c". Dans le mode de réalisation de l'applicateur représenté sur la figure 6, les canaux 66b ont une section transversale sensiblement constante. Dans le mode de réalisation de la figure 7, les canaux 66c sont coniques vers l'intérieur entre la surface intérieure et la surface extérieure de la cloison extérieure 46c du bouchon applicateur 20c. I1 va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple et que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son domaine. Par exemple, les canaux peuvent avoir une section transversale qui n'est pas constante sur la longueur du trajet de circulation du fluide et dont la section transversale à l'orifice de décharge est plus grande qu'une section transversale mesure en une position axiale du canal qui est située entre les surfaces opposées des extrémités d'entrée et de décharge. Par ailleurs, l'orifice de décharge des canaux peut aussi être en retrait par rapport à la surface extérieure de la cloison du sommet de l'applicateur. REvENDITIONS 1. Distributeur de liquide à débit réglé comprenant un récipient (10) d'un liquide devant être distribué, ce récipient comprenant une extrémité de sortie (30), un applicateur (20) de fluide à débit réglé étant monté sur ladite extrémité de sortie dudit récipient à laquelle il est relié par des organes de fixation (42), cet applicateur comprenant au sommet une cloison (46) qui recouvre l'extrémité de sortie du récipient et qui est traversée par une ouverture (66) qui constitue un canal dans lequel peut passer un fluide et qui comprend un orifice d'entrée (68) qui communique avec l'intérieur (70) du récipient et un orifice de décharge (74) qui communique avec l'atmosphère ambiante de manière à établir la communication entre l'intérieur du récipient et cette atmosphère ambiante, distributeur caractérisé en ce que ledit canal (66) dudit applicateur (20) est conformé de manière à interdire pratiquement l'écoulement du liquide dudit récipient (10) à travers la cloison (46) du sommet de l'applicateur (20) et règle la décharge de fluide par ledit orifice de sortie (74) de manière à interdire au fluide de sortir du récipient sous l'effet des forces de gravité seules et de manière à autoriser le liquide à sortir du récipient à travers la cloison du sommet de l'applicateur et à s 'écouler par ledit orifice de décharge (74) lorsque le récipient est renversé et que l'applicateur est présenté à une surface sur laquelle le liquide doit être déposé. Distributeur selon la revendicaton 1, caractérisé en ce que ledit canal (66) a une section transversale qui n'est pas constante sur sa longueur, sa section transversale audit orifice de décharge (74) étant plus grande que sa section transversale mesurée à une position axiale de ce canal qui est située entre les surfaces dans lesquelles se trouvent les extrémités opposées d'entrée (68) et de décharge (74). 3. Distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit canal (66) est délimité par des surfaces inclinées qui inscrivent en coupe longitudinale un angle compris dans une plage d'environ 45 à environ 1200. 4. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit canal (66) aboutit à l'orifice de décharge(74) à une embouchure évasée vers l'extérieur et délimitée par des surfaces divergentes qui inscrivent en coupe longitudinale un angle compris dans une plage d'environ 45 à environ 1200 et qui est de préférence égal à environ 600. 5. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cloison (46) du sommet de l'applicateur (20) comporte un élément d'entretoisement (90) consistant en une collerette surmontant et entourant l'extrémité (74) de distribution de liquide dudit canal (66) et disposée dans un plan qui est sensiblement perpendiculaire au passage créé par ledit canal de manière à ménager un espace fini réglé entre ledit orifice de décharge (74) dudit canal et le plan du bord supérieur de ladite collerette (90) qui constitue un anneau de contact, ledit orifice de décharge (74) étant ainsi en retrait par rapport à une surface sur laquelle le liquide doit être déposé et avec laquelle ledit anneau (90) de l'applicateur est mis en contact pendant la distribution de liquide que contient ledit récipient. 6. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de décharge (74) dudit canal (66) est en retrait par rapport à la surface extérieure de la cloison (46) du sommet de l'applicateur (20). 7. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs canaux (66) traversent ladite cloison (46) du sommet de l'applicateur (20). 8. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cloison (46) du sommet de l'applicateur (20) a une épaisseur d'environ 1 mm et ledit canal (66) qui traverse cette cloison délimite en coupe transversale un passage qui s'évase vers l'extérieur de la surface intérieure vers la surface extérieure de cette cloison, entre un orifice d'entrée (68) ayant un diamètre d'environ 0,5 mm et un orifice de sortie (74) ayant un diamètre d'environ 1,5-mm. 9. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit applicateur comprend une jupe sensiblement cylindrique (42) qui en fait partie intégrante et qui est suspendue à ladite cloison (46) du sommet, cette jupe étant destinée à se monter étroitement sur la région du col (30) du récipient (10) de manière à établir un joint étanche entre ce récipient et cet applicateur. 10. Distributeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite jupe (42) se loge à glissement à l'intérieur dudit récipient (10), certaines surfaces extérieures de cette jupe étant en contact étroit avec ajustement serré avec le récipient contre lequel elles sont serrées de manière étanche. 11. Distributeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite jupe (42a) se monte par glissement sur le col (30a) du récipient (10a) qu'elle enveloppe étroitement de manière à être fixée sur lui de manière étanche. 12. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions physiques dudit canal (66), dudit orifice d'entrée (68) et dudit orifice de sortie (74) sont calculées de manière à créer des forces de tension moléculaire superficielle, y compris des forces de capillarité qui s'exercent sur un liquide se trouvant dans ledit canal et à son orifice de décharge de manière à s'opposer aux et à surmonter les forces de gravité s 'exerçant sur le liquide se trouvant dans ce canal lorsque le récipient est en position renversée, de manière à établir un ménisque (80) du liquide audit orifice de décharge (74) et à interdire au liquide de s'écouler librement et sans restriction par ledit canal et de sortir par ledit orifice de décharge (74), tandis que, lorsque ledit applicateur est présenté à une surface devant être humidifiée par ledit liquide, un contact est établi entre cette surface et le ménisque (80) du liquide se trouvant à l'orifice de décharge du canal, de sorte que lesdites forces de tension moléculaire superficielle et lesdites forces de capillarité sont surmontées et que le liquide peut sortir dudit orifice de décharge (74) et humidifier ladite surface. 13. Procédé de réglage du dépôt d'une composition liquide que contient un réservoir sur une surface d'un corps, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à placer dans un récipient à extrémité ouverte une composition liquide devant être distribuée, à réaliser un bouchon dont une cloison principale est traversée par des passages dans lesquels peut pénétrer le liquide et qui comprennent un orifice d'entrée et un orifice de sortie, à fixer ledit bouchon sur le récipient de façon que ladite cloison principale du bouchon en recouvre l'extrémité ouverte de manière à former un organe régulateur de l'écoulement de fluide, à dimensionner le profil transversal ainsi que la section transversale desdits passages de ladite cloison principale du bouchon de manière que ces passages créent des forces de tension moléculaire superficielle ainsi que des forces de capillarité qui s'exercent sur le liquide placé dans ledit récipient et remplissant lesdits passages, ces forces s'opposant aux et surmontant les forces de gravité capables de déclencher l'écoulement et s'exerçant sur le liquide se trouvant dans lesdits passages lorsque le récipient est en position renversée, de manière à établir un ménisque quasi stable de liquide qui est suspendu à l'orifice de décharge desdits passages, afin d'interdire au liquide de s'écouler librement et sans restriction par lesdits passages et de sortir dudit orifice de décharge, à présenter ledit applicateur à une surface devant être humidifée par ledit liquide de manière à établir un contact entre cette surface et le ménisque du liquide se trouvant à l'orifice de décharge dudit passage, de manière à surmonter lesdites forces de tension moléculaire superficielle ainsi que les forces de capillarité afin d'autoriser l'écoulement du liquide par lesdits passages et à permettre à ce liquide de sortir par les orifices de décharge afin d'humidifier ladite surface.