Brevet FR2627695A1 — publié le 19890901

PROCEDE POUR LE COMPACTAGE D'UNE POUDRE COSMéTIQUE ET COUPELLE UTILISEZ DANS CE PROCEDE. La présente invention concerne un procédé perfectionné pour le compactage d'une poudre cosmétique, et des coupelles utilisées dans ce procédé. Il est bien connu de préparer des produits cosmétiques par compactage de poudres cosmétiques. Les produits obtenus sont généralement désignés par le terse de "compacts". Les poudres cosmetiques traitées comportent du talc et, le plus souvent, de l'amidon de riz, du kaolin, de la poudre de snie ou de la poudre de polymère auxquels on ajoute des pigments, tels que des oxydes de titane, de zinc ou de fer, pour obtenir une coloration, et/ou une poudre de mica éventuellement revetu d'un oxyde métallique (oxyde de titane ou bismuth), pour obtenir un aspect nacré. Pour bien adhérer sur la peau, les poudres cosmétiques contiennent egalement une petite quantité de liant, par exemple des huiles végétales. animales, minérales ou synthé-tiques, du stéarate de zinc, du sorbitol ou de la lanoline.Ces liants peuvent etre mis en oeuvre sous forme microencapsulée, la pression appliquée lors du compactage faisant alors éclater les oicrocapsules. Les poudres cosmétiques peuvent ega!ement contenir des agents de conservation tels que le methylparabéne et le propylparabêne, des agents tensio-actifs, de préférence non-ioniques, et des parfums. Le compactage est généralement effectué selon deux types de procédé. Selon un premier type de procédé, dit " & poinçon haut", on introduit la poudre cosmétique dans une enceinte ouverte å sa partie supérieure sur le fond de laquelle est posée une coupelle et on comprime la poudre à l'aide d'un piston qui se déplace sensiblement perpendiculairement au fond de l'enceinte et dont I-a section est legerement inférieure a celle de la coupelle de façon å ne pas écraser les rebords de celle-ci.Selon un second type de procede, dit wå poinçon bas", on introduit la poudre dans une enceinte dont la partie supérieure peut être fermée par un couvercle de forme convenable et la partie inferieure est fermée par le piston portant la coupelle. Pour compacter la poudre, le piston avance de bas en haut et vient comprimer la poudre contre le couvercle. Les coupelles peuvent être rondes, carrées, rectangulaires, ovales ou analogues. Elles ont un fond plat et sont munies d'un rebord de faible hauteur perpendiculaire au fond. Par compactage de la poudre, on cherche å obtenir une cohésion de la poudre cosmétique suffisante pour éviter que le compact ne soit fragile et ne s'effrite lors de ses différentes manipulations, lors du stockage et lors de son utilisation. Cependant il faut éviter que la cohésion soit telle que le compact ait un aspect cireux et ne soit plus suffisamment delitable pour etre repris, lors de son utilisation par le consommateur, a l'aide d'un pinceau, d'une houpette ou de tout dispositif connu. Dans chacun de ces procédés, mais en particulier dans le procédé dit "9 poinçon haut", il est très difficile d'obtenir des compacts qui ne soient pas fragiles et resistent a l'effritement. Dans sa demande de brevet français 87-13424 déposée le 21 septembre 1987, la demanderesse a décrit un troyen de résoudre ce problème d'effritement du compact qui consiste à effectuer le compactage å chaud. On obtient ainsi de bons résultats tout en utilisant dans la poudre cosmétique des taux de liants plus faibles. Dans ce brevet on decrit également, dans le cadre de ce procédé 9 chaud, l'utilisation d'une coupelle, qui peut etre en matière plastique dont le fond comporte au moins une ouverture. L'ouverture de la coupelle doit avoir une grande surface car elle est destinee a permettre le prelevement de la poudre compacté, lors de son utilisation. La zone périphérique, qui est de faible dimension, sert essentiellement à protéger le rebord du compact. Il faut noter que, dans ce cas, le compact est présenté dans son boîtier d'utilisation dans une position retournée par rapport a la position dans laquelle il a été fabriqué. Le compactage à chaud presente l'inconvénient de nécessiter un dispositif de chauffage, donc une dépense d'energie supplementaire. Par consequent la demanderesse a cherche à modifier le procédé à température ambiante pour obtenir des compacts convenables qui ne s'effritent pas et ne soient pas fragiles. On a trouvé qu'il est possible d'obtenir des compacts convenables en abaissant fortement la vitesse du piston ; mais la baisse de cadence, qui en résulte, est telle que ce moyen n'est pas industriellement praticable. La demanderesse a alors supposé que la fragilite des compacts étai-t due au fait qu'au cours du compactage aux cadences industrielles habituelles, de l'air restait piégé au fond de la coupelle et dans le compact. On expliquerait ainsi d'une part, la grande fragilité, qui serait due au fait que la poudre se trouverait sous contrainte après compactage en raison de l'inclusion dans le compact de poches d'air comprime, et d'autre part, la formation de cloques en surface, qui serait également due à des poches d'air piégé. Pour resoudre le problème de la fragilité des compacts, la demanderesse a alors pense'9 percer des ouvertures dans le fond de la coupelle utilise pour le compactage afin de réduire ou faire disparattre le piegeage de l'air en cours de fabrication du compact. La présente invention concerne donc un procéde de compactage å température ambiante d'une poudre cosmétique, suivant lequel on introduit la poudre cosmétique dans une enceinte dont la partie inferieure est constituee par une coupelle reposant sur une surface plane et on la comprime 9 l'aide d'un piston ayant une forme complémentaire de celle de l'enceinte de compactage et ayant des dimensions légèrement inferieures å celles du bord interieur de la coupelle pour pouvoir y pénétrer au cours du compactage, caractérisé par le fait que le fond de la coupelle est percé de trous disposés de façon telle qu'un point quelconque'du fond de la coupelle soit à au plus 5 mm du bord d'un trou. Selon la présente invention, on obtient les meilleurs résultats lorsque la surface totale des trous est comprise entre 15 et 7 % de la surface totale du fond de la coupelle. Les trous ont, de préférence, une surface comprise entre 3 et 25 mm2, de preference encore entre 1 et 2mm2. Les trous perces dans la coupelle peuvent etre des trous de meme dimension ; ils sont cependant avantageusement de dimensions différentes. Les trous sont avantageusement disposés de façon reguliere-par rapport à 1' (ou aux) axe(s) de symétrie du fond de la coupelle et sont, de préférence, circulaires. Comme dans l'état de la technique, la coupelle peut etre réalisée en métal ; mais elle peut aussi, maintenant, etre réalisée en matière plastique car l'utilisation du procédé selon l'invention reduit considérablement les contraintes internes dans le compact et, après le compactage, la coupelle n'est plus soumise A des forces de déformation importantes. 11 en résulte un avantage économique important par réduction du cott des coupelles. Par ailleurs, on a constaté que l'on obtient les meilleurs resultats lorsque la surface plane sur laquelle repose la coupelle comporte des rayures dont l'ouverture est inférieure å B,Bi mm. Le procédé selon l'invention permet d'effectuer le compactage à une pression inférieure à 55 bars de préférence comprise entre 45 et 5 bars. Comme expliqué ci-dessus, la demanderesse a supposé que les problèmes d'effritement des compacts etaient essentiellement lies 9 l'élimination de l'air contenu dans la poudre cosmétique à compacter. En effet la poudre est composée d'éléments solides, d'eléments pateux et d'air. Elle a, en général. avant compactage, une densité apparente qui est comprise entre ,42 et 8,46 et, après compactage, une densité d'environ 1,7 å 2. Le volume d'air à chasser résulte de la différence de densité de la poudre cosmétique avant et après compactage.Lorsqu'on effectue le compactage å l'aide d'une coupelle à fond plein, l'air ne peut s'échapper que par l'intervalle qui existe entre la surface latérale de l'enceinte de compactage et le piston; dans ce cas, aux cadences habituelles de compactage, une partie de l'air est piégée au fond de la coupelle et dans le compact. Cet air étant sous pression, la poudre cosmétique se trouve sous contrainte ce qui explique.la grande fragilité du compact à la chute ou au choc et le cloquage en surface. En effet les bulles d'air piégées dans le compact ont tendance à se detendre quand une vibration fait bouger les particules qui la retiennent. La demanderesse suppose donc que la présence de trous percés dans la coupelle permet d'éliminer l'air et, par conséquent, d'empêcher qu'une partie de cet air soit piégée dans le compact. Il faut cependant noter que d'autres procédés, qui permettraient d'éliminer l'air, comme par exemple le dégazage sous vide de la poudre cosmétique avant compactage, n'ont pas permis d'obtenir de bons résultats. Par contre, on a vérifie que l'emploi d'une coupelle percée selon l'invention pour le compactage permet de n'obtenir que 2 X de compacts cassés au test de chute, alors qu'avec une coupelle à fond plein, on obtient dans les mêmes conditions 25 X de compacts cassés. Par ailleurs, la demanderesse a constaté qu'il ne fallait pas que le nombre de trous et, par conséquent, la surface totale des trous soit trop élevée car, dans ce cas, on chasserait trop d'air. Le produit compacté prendrait alors une structure de type talc qui est clivable par plaques et n'est plus délitable sous forme de poudre. Il semblerait que, dans ce cas, on chasse non seulement l'air piége mais également l'air de structure qui doit, semble-t-il, subsister pour que le compact soit convenablement délitable. C'est pourquoi, il est nécessaire que les trous aient des dimensions comprises dans une gamme particulière et ne représentent qu'un pourcentage limité de la surface totale du fond de la coupelle. On obtient une amélioration du compactage dès qu'il y a des trous.Mais on obtient des résultats convenables lorsque la surface totale des trous est supérieure å 15 X ; lorsque la surface totale est supérieure å 70 X, on risque d'obtenir des produits ayant une structure de type talc qui n'est que clivable sous forme de plaques ; lorsqu'on utilise un trou ayant une dimension inférieure à 8 mm2, l'air commence à passer difficilement à travers ce trou et risque de rester piégé. L'emploi d'une coupelle percée de trous permet également d'effectuer le compactage à des pressions inférieures. Avec des coupelles â fond plein, on effectue le compactage à des pressions pouvant dépasser 6 bars. Avec une coupelle à fond percé, on utilise des pressions ne dépassant pas 55 bars, de préférence comprises entre 4 et 5 bars. On diminue ainsi les risques d'obtenir un produit ayant un aspect cireux et difficilement délitable, car ce risque croit avec la pression de compactage utilisée. Grace aux ouvertures du fond de la coupelle, il y a moins d'air piégé au fond des coupelles lors du compactage. Par conséquent, on peut, pour un compact de même volume final, mettre en place une plus grande quantité de poudre dans la coupelle. On a pu vérifier que les coupelles munies de trous peuvent contenir jusqu'a environ 6 X en poids de poudre de plus que les coupelles 9 fond plein ; compte tenu du poids excédentaire correspondant au volume des trous, l'augmentation de la quantité de poudre mise en oeuvre pour un meme volume final de compact est d'environ 4,5X en poids. On a, par ailleurs, constaté qusil n'était plus obligatoire d'utiliser des coupelles métalliques. En effet, d'une part, la pression de compactage utilisée est plus faible et, d'autre part, la coupelle contenant la poudre compactee ne subit plus, au cours du stockage et des différentes manipulations3 les contraintes dues à l'air comprime piégé et n'a plus tendance à se deformer. La coupelle ne joue plus alors qu'un roule de support pour le transport : on peut donc utiliser des coupelles en matière plastique. L'utilisation de coupelles en matière plastique est avantageuse car celles-ci sont nettement moins conteuses que les coupelles métalliques ; cela permet également d'éviter les problèmes de corrosion en atmosphère humide que l'on rencontre plus particulierement dans les pays tropicaux. De plus, le plastique des coupelles peut être teinté dans la masse, ce qui apporte des possibilités de présentation originale du produit. Par ailleurs, on a constaté que, pour obtenir de meilleurs résultats, Il était préférable que la plaque metallique sur laquelle repose la coupelle au moment du compactage comporte des rayures dont l'ouverture est inférieure à ,1 mm. On peut penser que l'on empeche ainsi les grains de poudre cosmétique qui ont un diamètre moyen de ,5 mm de venir boucher les canaux de circulation d'air entre le fond de la coupelle et sa plaque-support. Dans la pratique, il suffit d'utiliser une surface métallique brute d'usinage, non polie. Pour mieux comprendre l'objet de la présente invention on va en décrire ci-après, à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, plusieurs modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure i représente une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif de compactage dit "à poinçon haut"; - la figure 2 représente une vue schématique en coupe verticale d'un dispositif de compactage dit "å poinçon bas" - la figure 3 représente vue de dessus, une coupelle munie de trous selon l'invention. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit que l'on a designé par 1 une enceinte, dans laquelle on a disposé une quantite de poudre cosmétique 2 destinee à etre compactée. L'enceinte 1 est délimitée à sa partie inférieure par une plaque 3 formant le fond de l'enceinte. La coupelle 4 percée de trous 5 repose sur la plaque 3. Les parois laterales sont constituees par un manchon tubulaire 6. La coupelle est constituée par un fond plat perfore 7 auquel se raccorde une paroi latérale 8 à angle droit de faible hauteur.La quantite de poudre cosmétique introduite est calculée en fonction des dimensions de la coupelle perfore 4 de façon qu'après compactage la surface de la poudre compactée affleure la bordure libre de la paroi latérale 8 de la coupelle 4. Le manchon 6 a une section droite correspondant å la section droite externe de la coupelle 4 . Dans l'enceinte 1 est monté de façon a pouvoir coulisser un piston 1. Pour le compactage, le piston 10 coulisse du haut vers le bas et vient s'appliquer sur la poudre 2, dont le niveau dépasse celui de la paroi laterale 8 jusqu'a obtention du compact dont le niveau affleure à la partie supérieure du rebord 8 de la coupelle 4. La pression de compactage est d'environ 45 bars. Pendant le compactage, l'air contenu dans la poudre s'échappe par les trous 5 percés dans le fond de la coupelle 4, puis passe dans l'intervalle Il compris entre le fond de la coupelle et la plaque 3 ; simultanément il s'évacue aussi dans l'espace 13 compris entre l'enceinte 1 et le piston 10. La figure 2 représente schématiquement un dispositif dit "å poinçon bas". En se référant à la figure 2, on voit que l'on introduit dans une enceinte 1 la poudre cosmétique 2. Le fond de l'enceinte est constitué par un piston 1 qui porte sur son extrémité plane 3a la coupelle 4 a trous 5. Le piston 1 est monté de façon à pouvoir coulisser dans un manchon 6. La partie supérieure de l'enceinte est fermée par un couvercle 15 comportant à sa partie inférieure une partie en saillie 16 ayant des dimensions et une forme telles qu'elle vienne faire bouchon à la partie supérieure du manchon 6. Le couvercle ferme de façon étanche. Pour faire le compactage, le piston 1 coulisse du bas vers le haut et va appliquer la coupelle 4 contre la partie en saillie 16 jusqu'a obtention d'un compact qui affleure 9 la partie supérieure du rebord 8 de la coupelle 4. Pendant le compactage, l'air contenu dans la poudre s'échappe par les trous 5 percés dans le fond de la coupelle 4, puis passe dans l'intervalle 13 compris entre le piston 10 et le manchon 6.Une quantite d'air s'échappe sans passer par les trous 5 de la coupelle 4 par l'espace situé entre la partie en saillie 16 du couvercle 15 et le manchon 6. La figure 3 représente une coupelle 4, dont le fond est perce de trous 5. Selon le mode de réalisation représenté, la coupelle est circulaire mais elle pourrait bien évidemment être ovale, carrée, rectangulaire ou analogue. Les trous doivent être disposés de façon telle qu'un point quelconque du fond de la coupelle soit à moins de 5.rem d'un bord de trou. Selon ce mode de réalisation, les trous sont disposés symétriquement par rapport à l'axe du fond sur des cercles concentriques et ils ont des diamètres differents. Par exemple, pour une coupelle ayant un diamètre intérieur de 34,8 mm, treize trous 61 de 2 mm de diamètre sont centrés sur un cercle de 31 mm de diamètre ; puis douze trous 62 de 3 mm de diamètre sont centrés sur un cercle de 23 mm, puis huit trous 63 de 3 mm de diamètre centrés sur un cercle de 13 mm; puis sur un cercle de 4,5 mm de diamètre, quatre trous 64 ayant un diamètre de 2 mm et enfin un trou central 65 ayant un même diamètre de 2 mm. La surface totale des trous représente 21 % de la surface totale de la coupelle. REVENDICATIONS 1 - Procédé de compactage à température ambiante d'une poudre cosmétique suivant lequel on introduit la poudre cosmétique dans une enceinte de compactage (l) dont la partie inferieure est constituée par une coupelle (4) reposant sur une surface plane (3,3a) et on la comprime à l'aide d'un piston (18) ayant une forme complémentaire de celle de l'enceinte de compactage (1) et ayant des dimensions légèrement inferieures a celles du bord interieur de la coupelle (7) pour pouvoir y pénétrer en cours du compactage, caractérise par le fait que le fond de la coupelle (4) est perce de trous (5) disposes de façon telle qu'un point quelconque du fond de la coupelle soit à au plus 5 mm du bord d'un trou. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface totale des trous (5) est comprise entre 15 et 7 X de la surface totale du fond de la-coupelle 3 - Procéde selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque trou (5) a une surface comprise entre 3 et 25 om2. 4 - Procédé selon la revendication 3, carac-terisé par le fait que chaque trou (5) a une surface comprise entre 10 et 20 mm2. 5 - Procedé selon l'une des revendications 1 A 4, caractérisé par le fait que les trous (5) sont de dimensions différentes. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les trous (5) sont disposés de façon régulière par rapport & l'axe (ou aux axes) de symétrie du fond de la coupelle. 7 - Procéde selon l'une des revendications 1 å 6, caractérisé par le fait que le fond de la coupelle (7 > et les trous (5) sont circulaires. 8 - Procedé selon l'une des revendications 1 å 7, caracterise par le fait que la coupelle (4) est en matière plastique. 9 - Procédé selon l'une des revendications i à 8, caractérisé par le fait que la coupelle (4) est en métal. - - Procédé selon l'une des revendications 1 å 9, caractérisé par le fait que la surface plane (3) sur laquelle repose la coupelle comporte des rayures dont l'ouverture vers le fond de la coupelle est inferieure à ,1 mm. il - Procédé selon l'une des revendications 1 å 1, caractérise par le fait que l'on effectue le compactage sous une pression Inférieure à 55 bars. 12 - Procéde selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'on effectue le compactage sous une pression comprise entre 45 et 5 bars. 13 - Coupelle comportant un fond plat munie d'un rebord (8) perpendiculaire au fond pour effectuer le compactage å température ambiante d'une poudre cosmétique, caractérisée par le fait que son fond est percé de trous disposés de façon telle qu'un point quelconque du fond de la coupelle soit à au plus 5 mm du bord d'un trou. 14 - Coupelle selon la revendication 13, caractérisée par le fait que la surface totale des trous (5) est comprise entre 15 et 7 % de la surface totale du fond de la coupelle. 15 - Coupelle selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée par le fait que chaque trou (5) a une surface comprise entre 8 et 25 mm2. 16 - Coupelle selon l'une des revendications 13 å 15, caractérisee par le fait que les trous (5) ont une surface comprise entre îe et 2 mm2. 17 - Coupelle selon l'une des revendications 13 a 16, caractérisée par le fait que les trous (5) sont de dimensions différentes. 18 - Coupelle selon l'une des revendications 13 a 17, caractérisée par le fait que les trous (5) sont disposés de façon régulière par rapport å l'axe (ou aux axes) de symétrie du fond de la coupelle. 19 - Coupelle selon l'une des revendications 13 å 18, caractérisée par le fait qu'elle est circulaire et que les trous (5) sont également circulaires. 2 - Coupelle selon la ' revendication 19, caractérisée par le fait que les centres des trous sont disposés sur des cercles centres sur le centre du fond de la coupelle. 21 - Coupelle selon la revendication 19, caractérisée par le fait qu'un trou est dispose au centre de la coupelle. 22 - Coupelle selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les trous dont les centres sont disposés sur un même cercle ont les mêmes dimensions et que la dimension des trous varie selon le cercle sur lequel ils sont centrés. 23 - Coupelle selon l'une des revendications 13 à 22, caractérisée par le fait qu'elle est-en matière plastique. 24 - Coupelle selon l'une des revendications 13 à 22, caractérisée par le fait qu'elle est en métal