Brevet FR2690142A1 — publié le 19931022

RECIPIENT PRESSURISE, EN PARTICULIER BOITER AéROSOL, POUR LA DISTRIBUTION SOUS PRESSION D'UN COMPOSANT LIQUIDE OU PATEUX. L'invention est relative à un récipient pressurisé pour la distribution sous pression d'un composant liquide ou pâteux, contenu dans ce récipient et mis sous pression d'un gaz propulseur, ledit récipient comportant, à l'intérieur, une capsule de réalimentation qui comprend une chambre destinée à recevoir un gaz sous pression relativement élevée, une valve prévue dans une paroi de ladite chambre, et des moyens pour commander la valve en fonction de la valeur de la pression environnante relativement à une pression de référence. Les capsules de réalimentation en gaz propulseur sont connues d'après EP-A-O 349 053 et EP-A-O 446973. A titre indicatif, la pression du gaz propulseur à l'intérieur du récipient pressurisé, en particulier du boîtier aérosol, est de l'ordre de quelques bars, par exemple 4 bars (4.105 Pa) alors que la pression de gaz à l'intérieur de la chambre de ladite capsule de réalimentation peut être de l'ordre de 60 bars (60.105 Pa). Les récipients pressurisés, pour la distribution d'un composant liquide ou pâteux contenu dans ce récipient doivent satisfaire à plusieurs exigences contradictoires. Une première exigence consiste en le maintien d'une pression suffisante et aussi constante que possible à l'intérieur de ce récipient au fur et à mesure de la distribution du composant liquide ou pâteux. La solution proposée par EP-A-O 349 053 ou EP-A-O 446 973 apporte une amélioration, de ce point de vue, puisque la pression initiale du gaz propulseur dans le récipient peut être optimale, sans être trop forte pour la résistance mécanique du réservoir, alors que la pression dans la chambre de la capsule est beaucoup plus élevée. Cette pression initiale optimale est maintenue grâce à la réalimentation assurée par la capsule. Toutefois, bien que les parois de la capsule puissent être épaisses, une deuxième exigence de sécurité fait que la pression initiale dans la chambre de la capsule ne peut dépasser des valeurs de quelques dizaines de bars. I1 en résulte que si l'on souhaite réaIimenter, avec une telle capsule de volume limité, un récipient de volume intérieur relativement important, la quantité de gaz stockée initialement dans la capsule risque d'être insuffisante pour maintenir la pression souhaitée dans le récipient tout au long de son utilisation. En outre, il faut qu'en cas d'élévation de la température du réservoir et de la capsule, les risques d'explosion pour des températures de l'ordre de 60 C soient nuls ou aussi faibles que possible. Pour résoudre ce problème, selon l'invention, un récipient pressurisé, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait que la capsule, placée à l'intérieur du récipient contient, dans la chambre sous pression de gaz élevée, un matériau adsorbant pour le gaz de la capsule, en quantité suffisante pour augmenter de manière sensible la quantité de gaz introduite dans cette chambre. 1l a dà été proposé, par exemple par FR-A-2 596 139, d'introduire directement dans un récipient aérosol des granulés de produit adsorbant du gaz propulseur. Le gaz adsorbé est libéré (désorbé) au fur et à mesure de la vidange du récipient, suite à la baisse de pression. Toutefois, la fiabilité d'un tel dispositif peut être mise en cause. Tout d'abord, il existe un risque de mauvaise restitution du produit par bouchage de la valve du récipient avec le matériau adsorbant; le composant liquide ou pâteux contenu dans le récipient, et qui se trouve en contact du matériau adsorbant, peut être contaminé par ce matériau. Ces inconvénients pourraient être supprimés ou limités en prévoyant une séparation physique entre d'une part le gaz propulseur et le matériau adsorbant et, d'autre part, le composant liquide ou pâteux. Mais, même en opérant de la sorte, le problème de la sécurité, lors d'une augmentation de température, subsiste en cas de désorption rapide, voire brutale, et plus ou moins importante du gaz au sein du récipient aérosol. Ce phénomène de désorption présente au moins deux effets indésirables: - l'augmentation brutale jusqu'à des proportions éventuellement dangereuses de la pression au sein du récipient aérosol et, - une libération partielle ou totale de la réserve gazeuse, provenant du matériau adsorbant, au sein du récipient aérosol, qui serait gaspillée dès lors que le récipient serait utilisé dans de telles conditions. L'invention, d'une manière surprenante, permet d'améliorer la sécurité en cas de désorption importante due à une élévation de température, par rapport à un récipient pressurisé contenant directement du matériau adsorbant. L'expérience a montré que pour une même masse de gaz propulseur supplémentaire introduite par adsorption sur un matériau, soit dans la capsule, soit dans le récipient, la sécurité est plus grande et les risques d'explosion sont réduits si le gaz supplémentaire a été introduit avec un matériau adsorbant placé dans la capsule au lieu d'un matériau adsorbant placé directement dans le récipient. En outre, en disposant le matériau adsorbant à l'intérieur de la chambre de la capsule de réalimentation, on est assuré que même en cas de désorption brutale et importante, il n'y aura pas gaspillage de la réserve gazeuse puisque les moyens pour commander la valve de la capsule interviennent pour maintenir, dans le récipient pressurisé, une pression sensiblement constante. Le gaz sous pression élevée contenu dans la chambre de la capsule peut être du gaz carbonique (CO2) ou du protoxyde d'azote (N2O). La chambre de la capsule est avantageusement constituée de deux parties assemblées par sertissage, ou par un autre moyen équivalent, après remplissage de l'une des parties en matériau adsorbant. Ce matériau adsorbant est de préférence constitué par des granulés ou une poudre. Le matériau adsorbant peut être du charbon actif dont la surface spécifique est comprise entre 500 et 1500 m2/g. Selon une autre possibilité, le matériau adsorbant est du type zéolite ou tamis moléculaire. L'invention est également relative à une capsule de réalimentation en gaz pour un récipient pressurisé tel que défini précédemment, cette capsule étant caractérisée par le fait que la chambre contenant le gaz sous pression élevée comporte un matériau adsorbant pour le gaz en question. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées cidessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation dont avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, unique, de ce dessin, est une vue schématique en élévation, avec parties arrachées, d'un récipient pressurisé du type boîtier aérosol, conforme à l'invention. En se reportant au dessin, on peut voir un récipient pressurisé 1, du type boîtier aérosol, de forme cylindrique et dont l'extrémité supérieure se termine par un dôme muni d'une tête de distribution équipée d'un bouton-poussoir 2. Dans l'exemple représenté, le récipient 1 ne comporte pas de tube plongeur et est destiné à être utilisé tête en bas. Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à un récipient destiné à être utilisé tête en haut, comportant un tube plongeur. Le récipient 1 contient un composant liquide ou pâteux S mis sous pression d'un gaz propulseur 3. Le récipient 1 comporte une capsule de réalimentation 4 du genre de celle visée par EP-A-O 446 973, maintenue, à l'intérieur du récipient I, par l'intermédiaire de moyens 5, avec son axe parallèle à celui du récipient. La capsule 4 se compose de deux parties 4il, 4h, respectivement supérieure et inférieure dans la position représentée sur le dessin. Ces deux parties sont assemblées par tout moyen approprié, notamment par un sertissage 6 schématisé sur le dessin. L'extrémité supérieure de la partie 4b de forme générale cylindrique, est engagée autour d'un manchon cylindrique inférieur de la partie 4a. La partie inférieure 4b munie d'un fond 7 convexe vers I'extérieur, délimite une chambre 8 destinée à recevoir un gaz 9 sous une pression élevée, par exemple supérieure à 30.105 Pa, nettement supérieure à la pression initiale du gaz 3. La chambre 8 est fermée, à son extrémité opposée au fond 7, par une paroi transversale 10, appartenant à la partie 4a. La paroi 10 est munie d'une ouverture centrale il équipée d'un joint torique 11a propre à coopérer avec une tige 12 axiale pour former une valve. Il est à noter que contrairement aux capsules prévues dans EP-A0 446 973, la paroi de la partie 4h, délimitant la chambre 8, ne comporte pas d'ouverture. La partie 4â présente un évasement tronconique au-dessus de la paroi 10 suivi d'une zone cylindrique 13 de plus grand diamètre surmontée d'une partie tronconique 14 formant couvercle. Une paroi transversale déformable 15, constituée par exemple par une membrane, sépare le volume intérieur de la partie 4a en une chambre supérieure 16 et une chambre intermédiaire 17. La chambre intermédiaire 17 comporte, dans sa paroi latérale, une ouverture 18 établissant une communication avec l'espace qui entoure la capsule 4. La tige 12 de valve est solidaire au centre de la membrane 15, de manière coaxiale à la capsule, la tige 12 traversant l'ouverture 11. L'extrémité inférieure de la tige 12 comporte une zone étranglée 12a, par exemple en forme de diabolo, c'est-à-dire constituée par deux surfaces tronconiques adjacentes par leurs petites bases. Lorsque cette surface 12a est au niveau du joint lla une communication est établie entre la chambre intermédiaire 17 et la chambre 8. Par contre, lorsque la tige 12 par une partie cylindrique située au-dessus ou au-dessous de la zone en diabolo gaz coopère avec le joint 11a, la valve est fermée et les chambres 8, 17 sont isolées l'une de l'autre. La paroi tronconique 14 fermant la chambre supérieure 16 comporte, dans sa partie centrale, un début de tubulure 19 qui est fermée, après remplissage de la chambre 16 avec un gaz mis sous une pression de référence, par une bille 20. La pression de référence de la chambre 16 est légèrement inférieure à la pression initiale du gaz propulseur 3 dans le récipient 1. La chambre 8 contient un matériau 21 adsorbant pour le gaz mis sous pression dans cette chambre. Généralement, le matériau 21 se présente sous la forme de granulés 22 comme schématiquement illustré sur le dessin. Le matériau 22 est mis en place dans la partie inférieure 4k avant son sertissage sur Ia partie 4 Le sertissage est ensuite effectué et le remplissage sous pression en gaz de la chambre 8 est réalisé à travers l'ouverture 11 en maintenant la tige 12 en position d'ouverture. Lorsque la capsule 4 n'est pas en service, c'est-à-dire lorsqu'elle n'a pas été introduite dans un environnement sous pression, et que la chambre 17 se trouve sous pression atmosphérique, la tige 12 occupe une position de fermeture de l'ouverture 11. Dans cette position de fermeture, une zone de la partie cylindrique de la tige 12, située entre la zone en diabolo 12a et la membrane 15 (qui peut être légèrement concave vers le haut) coopère avec le joint lla. Lorsque la capsule 4 est placée à l'intérieur du récipient 1 et que ce dernier a été mis sous pression initiale de gaz propulseur 3, cette pression initiale s'exerce, à travers l'ouverture 18, dans la chambre intermédiaire 17 et provoque une déformation de la membrane 15 en direction de la tubulure 19. La tige 12 monte légèrement et la fermeture de l'orifice Il est assurée par l'extrémité inférieure cylindrique de cette tige 12. Si la pression environnante vient à baisser, la membrane 15 sous la pression régnant dans la chambre 16 se déforme en direction de la paroi 10, et provoque un léger mouvement de descente de la tige 12 avec ouverture du passage 11. Du gaz sous pression sort de la chambre 8 pour se répandre à travers l'orifice 18 dans le récipient 1 et provoquer un retour à la pression souhaitée dans ce récipient.Lorsque la pression a été rétablie dans le récipient 1, la membrane 15 reprend la position légèrement convexe vers le haut. Le matériau adsorbant 21 peut être du charbon actif; la surface spécifique de ce charbon actif peut varier entre 500 et 1 500 m2/g. On peut utiliser également des types de zéolite ou des tamis moléculaires comme matériau adsorbant. Le gaz mis sous pression dans la chambre 8 peut être du gaz carbonique CO2 ou du protoxyde d'azote N2O pour lesquels les matériaux adsorbants mentionnés ci-dessus sont efficaces. La présence du matériau adsorbant 21 dans la capsule 4 permet d'augmenter considérablement la réserve gazeuse de la chambre 8, sans pour autant augmenter la pression de départ de cette chambre. I1 serait même possible de diminuer cette pression. Le système régulateur formé par la tige 12, la membrane 15 et la chambre de référence 16 de la capsule 4 permet de s'affranchir des phénomènes de désorption plus ou moins brutale du gaz par le matériau adsorbant 21, notamment sous l'effet de la diminution de pression et/ou de l'augmentation de température. En effet, s'il y a désorption brutale, la pression dans la chambre 8 va augmenter, mais du fait de l'action régulatrice de la tige 12 et de la membrane 15, la pression dans le récipient 1 va rester à la valeur souhaitée. Si le matériau adsorbant 21 était disposé directement dans le récipient aérosol 1, ou dans une poche perméable au gaz utilisé, placée au sein du récipient 1, ou dans un système où les granulés 21 et le gaz seraient séparés physiquement du liquide S à distribuer, une désorption brutale des granulés aurait un effet néfaste par augmentation de la pression dans le récipient 1. En outre, la sécurité est sensiblement améliorée, en cas d'élévation de température, avec la solution de l'invention, par rapport à une solution où le matériau 21 serait placé directement dans le récipient 1. Ce résultat est relativement surprenant mais il a pu être établi expérimentalement de la manière suivante. Des récipients 1 de 210 ml ont été remplis avec environ 20 g de granulés de charbon actif, placés directement dans le récipient, pressurisé à 20"C avec du CO2 jusqu'à 10 bars. Ces récipients ont été ensuite placés au bain-marie à différentes températures et la pression a été mesurée à chacune de ces températures. On a alors pu constater une élévation de pression jusqu'à 13,85 bars, à 50"C, à l'intérieur des récipients de 210 ml. Cette pression est dà supérieure à celle de 12 bars autorisée légalement à 50"C. Pour une capsule 4 résistant à une pression de 80 bars, et offrant une chambre 8 dont le volume disponible est de 24 ml, il est possible par exemple d'introduire dans cette chambre 12 g de charbon actif au maximum, pour un charbon actif d'une masse volumique de 0,5 g/cm3. En pressurisant à 40 bars la capsule 4 à 20"C, la pression à 50"C s'établit à environ 60 bars dans la chambre 8. L'augmentation de la réserve gazeuse obtenue avec une telle capsule est au moins égale à celle qui serait obtenue en plaçant le matériau adsorbant directement dans le récipient 1. REVENDICATIONS 1. Récipient pressurisé, en particulier boîtier aérosol, pour la distribution sous pression d'un composant liquide ou pâteux, contenu dans ce récipient et mis sous pression d'un gaz propulseur, ledit récipient comportant, à l'intérieur, une capsule de réalimentation comprenant une chambre destinée à recevoir un gaz sous pression relativement élevée, une valve prévue dans une paroi de ladite chambre, et des moyens pour commander la valve en fonction de la valeur de la pression environnante relativement à une pression de référence, caractérisé par le fait que la capsule (4), placée à l'intérieur du récipient (1), contient, dans la chambre (8) sous pression de gaz élevée, un matériau adsorbant (21) pour le gaz de la capsule, en quantité suffisante pour augmenter de manière sensible la quantité de gaz introduite dans cette chambre (8). 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz sous pression élevée contenu dans la chambre (8) de la capsule (4) est du gaz carbonique (CO2) ou du protoxyde d'azote (N2O). 3. Récipient selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la chambre (8) de la capsule est constituée de deux parties (4h, 4 assemblées par sertissage ou un autre moyen équivalent, après remplissage de l'une des parties (4k) en matériau adsorbant (21). 4. Récipient selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que que le matériau adsorbant (21) est constitué par des granulés (22) ou par une poudre. 5. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le matériau adsorbant est du charbon actif dont la surface spécifique est comprise entre 500 et 1500 m2/g. 6. Récipient selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le matériau adsorbant est du type zéolite ou tamis moléculaire. 7. Capsule de réalimentation en gaz pour un récipient pressurisé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la chambre (8) destinée à contenir un gaz sous pression élevée comporte un matériau adsorbant (21) pour le gaz en question.