Brevet FR2946508A1 — publié le 20101217

La présente invention concerne les dispositifs de conditionnement et d'application pour appliquer un produit sur la peau, comportant un organe d'application rotatif, encore appelés parfois dispositifs roll-on. On connaît des dispositifs de conditionnement et d'application comportant une bille applicatrice pour appliquer des déodorants ou des produits de soin. Dans de nombreux dispositifs connus, la bille est logée dans une cage qui communique avec une réserve de produit définie par un récipient. La demande CAB 2 044 683 décrit un dispositif de ce type, dans lequel la bille peut être réalisée en métal ou en matière thermoplastique, et le brevet US 4 605 554 décrit un dispositif du même type dans lequel la bille peut être réalisée en matière thermoplastique ou en verre. La demande de brevet français FR 2 412 471 décrit un procédé de fabrication d'une bille pour un tel applicateur, consistant à assembler deux coquilles en matière 15 thermoplastique, ayant chacune la forme d'une calotte sphérique. Le brevet US 4 940 350 décrit une bille creuse formée d'une coque mince, serai-flexible ou élastique, en caoutchouc synthétique ou en matière plastique, supportant une fine couche métallique intérieure formée de préférence de poudre de fer. La bille est soumise à l'attraction d'un aimant. 20 La demande FR 2 846 205 décrit un applicateur à bille comportant des particules qui peuvent provenir d'une poudre minérale. La demande FR 2 734 131 et le brevet US 7 044 670 décrivent des applicateurs à bille pouvant être détachée du récipient pour l'application. La demande EP 1 314 373 décrit un applicateur à bille pouvant présenter un 25 diamètre compris entre 7 et 40 mm et pouvant être réalisée dans un fritté. La demande US 2005/0249540 décrit un applicateur à bille montée dans une cage magnétique. Par ailleurs, il peut être souhaitable de créer une sensation de froid à l' application. 30 Il a été proposé pour créer une sensation de froid, d'utiliser dans la demande FR 2 894 460 un applicateur qui est refroidi en étant introduit préalablement dans un réfrigérateur ou congélateur, ou en étant exposé à une détente d'un gaz comprimé ou liquéfié ou à une réaction endothermique. Cela complique l'utilisation ou la réalisation. Le brevet US 3 752 155 enseigne d'utiliser l`effusivité thermique de la bille applicatrice pour créer une sensation de froid à l'application. Un exemple est donné avec une bille pleine d'acier ayant un diamètre de 32 mm et pesant 141 g. L'inconvénient d'un tel dispositif est son poids, car à celui de la bille vient s'ajouter celui du récipient contenant le produit à appliquer. Le coût du dispositif peut également être relativement important, en raison de la quantité de métal employée. Ainsi, l'usage de billes métalliques est pesté limité dans la pratique, comme dans le dispositif roll-on proposé par la société Garnier sous la référence � roll on yeux Garnier nutritionnist �, à des billes pleines métalliques en acier de l'ordre de 10 mm de diamètre. Une bille de cette taille procure une sensation de froid ponctuelle, mais la dimension de la bille est trop faible pour l'application de déodorant et de plus la sensation de froid peut être jugée trop éphémère par certains utilisateurs. Il existe un besoin pour perfectionner encore les dispositifs de conditionnement et d'application comportant un organe d'application rotatif afin de bénéficier d'un dispositif capable de produire une sensation de froid, sans avoir à être placé au réfrigérateur ou au congélateur préalablement, d'un poids acceptable et d'un coût compatible avec une diffusion à large échelle. L'invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient grâce à un dispositif de conditionnement et d'application comportant : un récipient contenant un produit à appliquer sur la peau, un organe rotatif creux et rigide, pour appliquer le produit contenu dans le récipient, cet organe rotatif étant réalisé au moins partiellement dans un matériau inorganique avec une plus grande dimension transversale supérieure ou égale à 20 mm. L'organe d'application présente une cavité intérieure, non débouchante sur la surface extérieure de l'organe d'application servant à l'application. La plus grande dimension transversale est mesurée perpendiculairement à un axe de rotation. Il s'agit du diamètre extérieur dans le cas d'une bille applicatrice pouvant tourner dans une cage. Par "rigide", il faut comprendre non déformable visuellement par l'utilisateur durant l'utilisation noiinale du dispositif Par "inorganique", il faut comprendre autre qu'une matière hydrocarbonée ou silicosée, notamment autre qu'une matière thermoplastique. Le matériau inorganique est avantageusement non particulaire. Par �non particulaire �, ii faut comprendre autre qu'une charge d'une poudre dispersée dans un liant, par exemple une résine ou une matière thermoplastique. Grâce à l'invention, on peut bénéficier d'un dispositif capable de procurer une sensation de froid liée à l'effusivité thermique du matériau inorganique, sans que le poids du dispositif devienne excessif, en raison de la présence d'au moins une cavité intérieure au sein de l'organe d'application. L'épaisseur de la paroi de l'organe d'application autour de la cavité intérieure est par exemple comprise entre 0,1 mm et 9 mm, qu'elle soit réalisée entièrement ou non dans ledit matériau. L'organe d'application peut être totalement inerte du point de vue chimique, vis-à-vis du produit ou de la peau. Ledit matériau peut définir la surface apparente de l'organe d'application, ce qui permet de bénéficier au mieux de ses propriétés thermiques, par contact direct avec la peau. La surface extérieure de l'organe d'application peut être polie et réfléchissante, entre autres états de surface possibles. L'épaisseur dudit matériau, autour de la cavité intérieure, peut résulter d'un compromis entre l'obtention d'une part d'une inertie thermique suffisante, grâce à la quantité de matériau présent, et d'autre part la volonté de ne pas trop alourdir l'organe d'application. L'épaisseur dudit matériau est par exemple d'au moins 0.1 mm, étant par exemple comprise entre 0,1 mm et 9 mm, mieux entre 0,2 mm et 2,5 mm., encore mieux entre 0,6 mm et 1,8 mm et notamment entre 1,2 mm et 1,6 min. Le ratio masse volumique/chaleur massique du matériau est de préférence supérieur à 2, mieux 3, encore mieux 5, 10 ou 15. Il vaut par exemple 16 pour l'acier, 3 pour le verre et 2 pour le béton. Quelques valeurs sont données à titre d'exemple dans le tableau ci-dessous, dans le cas d'un organe d'application constitué d'une bille creuse : Matériau Diamètre extérieur en Epaisseur paroi autour de la cavité intérieure mm Acier 20 Entre 0.1 mm et 5 mm, mieux 0.6 et 1.4 mm notamment de l'ordre de 1.2 mm Acier 25 Entre 0.1 mm et 5 mm, mieux 0.6 et 1.45 mm notamment de l'ordre de 1.25 mm Acier 30 Entre 0.1 mm et 7mm, mieux 0.2 et 2 mm notamment de l'ordre de 1.35 mm Acier 35 Entre 0.1 mm et 8 mm, mieux 0.2 et 2.5 mm notamment de l'ordre de 1.4mm Acier 38 Entre 0.1 mm et 9 mm, mieux 0.2 et 2.5 mm notamment de l'ordre de 1.5 mm Aluminium 20 Entre 0.2 mm et 7 mm, mieux 0.2 et 3mm notamment de l'ordre de 1.2 mm Aluminium 25 [{f Entre 0.2 mm et 7mm, mieux 0.2 et3 mm notamment de l'ordre de 1.5 mm Aluminium 30 . Entre 0.2 mm et 9 mm, mieux 0.2 et 5 mm notamment de l'ordre de 1.5 min Aluminium 35 Entre 0.2 mm et 9 mm, mieux 0.2 et 6 mm notamment de l'ordre de 1.8 mm Aluminium 38 Entre 0.2 mm et 9 mm, mieux 0.2 et 6 mm notamment de l'ordre de 2 mm Laiton 20 Entre 0.1 mm et 5 mm, mieux 0.6 et 1.4 mm notamment de l'ordre de 1.2 mm Laiton 25 Entre 0.1 mm et 5 mm, mieux 0.6 et 1.45 mm notamment de l'ordre de 1.25 mm Laiton 30 Entre 0.1 mm et 7 mm, mieux 0.2 et 2 mm notamment de l'ordre de 1.35 mm Laiton 35 Entre 0.1 mm et 8 mm, mieux 0.2 et 2.5 mm notamment de l'ordre de 1.4 mm Laiton 38 Entre 0.1 mm et 9 mm, mieux 0.2 et 2.5 mm notamment de l'ordre de 1.5 mm De préférence, l'organe d'application est réalisé entièrement dans un matériau inorganique, lequel peut être choisi parmi les métaux, les céramiques, les verres, notamment les céramiques ou verres métallisés. On peut utiliser un matériau dont l'effusivité thermique E est supérieure ou égale à 1100 J m42 KÇ1 s'°'5) mieux supérieure ou égale à 6000 ~ mW2 Kmi s-0's L'effusivité thermique E est définie par E =.,1.1pc , où ) est la conductivité thermique, p la masse volumique et e la chaleur spécifique. A titre d'exemple E vaut de 7100 à 14 000 environ pour l'acier, 24 000 environ pour l'aluminium et 400 pour la peau. D'autres valeurs sont données dans le tableau ci-dessous. t{n2 ; fusî.iww (é1 ° 2 or 28 000 platine 14 000 acier inox 7 100 à 1l 000 aluminium 23 700 cuivre 37 000 fer 15 800 fonte 12 000 à 16 000 inconel 6 200 à 7 600 verre (silice fondue) 1 500 béton 1200 à 2500 La température de l'organe d'application peut être déterminée par la loi de Fourier, qui en régime permanent exprime la quantité de chaleur dQ qui traverse en x une surface S d'épaisseur dx durant le temps dt : 5-1 d -- SS . t • dQ : énergie élémentaire en Joule e X. : Conductivité thermique du matériau en W.m °.K-1 • S : section en n2 • dt : temps élémentaire en s dT e : gradient de température dx L'énergie élémentaire en joule qui peut être absorbée par la bille est donnée par 15 dM = Mbille.C.dT 1 dx.dt avec • Mbille la masse de la bille (en Kg) e C la chaleur massique du matériau (acier 490, aluminium 890) Le métal peut être choisi parmi l'acier (notamment E304, E316, 201), l'aluminium, le cuivre, l'argent, le fer, les alliages, notamment le laiton, le bronze, le Zamak�O. Ledit matériau peut être massif. Ledit matériau peut être majoritairement sous 5 une forme non oxydée. L'organe d'application peut être sphérique et notamment réalisé par assemblage de deux demi-coquilles, lesquelles peuvent être assemblées par exemple par soudage, friction, vissage, encliquetage, collage, sertissage, aimantation. Les demi-coquilles sont par exemple réalisées par emboutissage. L'organe d'application peut encore 10 être moulé par injection ou rotomoulage. La cavité intérieure de l'organe d'application peut être vide, remplie d'un gaz, par exemple de l'air ou un gaz inerte, ou être remplie d'un matériau solide de densité relativement faible, par exemple un insert plein ou creux en matière thermoplastique sur lequel sont collées les demi-coquilles en matériau inorganique. 15 La cavité intérieure peut être remplie d'un liquide, par exemple un liquide tel que de l'eau. De préférence, la cavité intérieure est dépourvue de liquide, afin de simplifier la fabrication de l'organe d'application. L'organe d'application peut avoir une forme autre que sphérique, par exemple une forme ovoïde, biconique ou cylindrique. L'organe d'application peut tourner dans une 20 cage, ce qui permet une rotation tous axes dans le cas d'une bille, ou autour d'un axe géométrique de rotation, par exemple grâce à la présence de bouts d'axes aux extrémités de l'organe d'application. Ces bouts d'axes peuvent être réalisés de façon monolithique avec le corps de l'organe d'application ou être rapportés sur celui-ci. L'organe d'application peut encore être traversé par une lumière axiale permettant le passage d'un axe de rotation. 25 La masse de l'organe d'application peut être inférieure ou égale à 100 g, et le poids total du dispositif inférieur ou égal à 150 g. De préférence, la niasse de l'organe d'application est inférieure ou égale à 85 g, mieux 40 g. La masse de l'organe d'application peut être supérieure ou égale à 15 g, mieux 20 g, étant avantageusement comprise entre 20 g et 40 g. La masse de l'organe d'application peut être supérieure à 60 g, voire 75 g. Le 30 poids total du dispositif n'excède pas 185 gr, mieux 150gr. La surface extérieure de l'organe d'application peut être lisse ou rugueuse. Une surface lisse, par exemple sphérique, peut être préférée pour certaines applications, par exemple l'application de déodorant. La surface extérieure de l'organe d'application peut être métallique, en raison de la fabrication de l'organe d'application entièrement dans un métal ou de la présence en surface d'un dépôt métallique. L'organe d'application peut être muni en surface d'un matériau biocide, par exemple de l'argent ou du cuivre. Un tel métal peut être déposé sous la forme d'une couche mince. Le dispositif peut comporter un capot de fermeture permettant de protéger l'organe d'application entre les utilisations et/ou d'obtenir une fermeture étanche, de préférence les deux à la fois. Ce capot de fermeture peut être agencé pour permettre au dispositif de reposer verticalement tête en bas sur une surface plane horizontale. Dans certains exemples de réalisation, le capot de fermeture peut plaquer l'organe d'application contre un orifice d'alimentation en produit, afin d'obtenir une fermeture étanche. D'autres moyens de fermeture peuvent être utilisés. Le récipient peut être réalisé au moins partiellement par moulage de matière avec une cage dans laquelle est encliqueté l'organe d'application. Le dispositif peut comporter une tête applicatrice, comportant l'organe d'application, pouvant se fixer de façon amovible sur le récipient. Ainsi, lorsque le contenu du récipient est épuisé, la tête applicatrice peut être séparée de celui-ci et réutilisée sur un nouveau récipient. La tête applicatrice peut-être moulée avec une cage dans laquelle est encliqueté l'organe d'application. La tête applicatrice peut se fixer sur le récipient par vissage ou autrement. La tête applicatrice peut comporter une bague amovible permettant de retenir l'organe d'application sur la tête applicatrice. Le dispositif peut comporter un réducteur d'écoulement entre le logement dans lequel est reçu l'organe d'application et la réserve de produit. Ce réducteur d'écoulement est par exemple réalisé sous la forme d'un orifice dans le fond de la cage recevant l'organe d'application. Le produit est par exemple un déodorant ou un produit de soin. Le choix du matériau de l'organe d'application peut s'effectuer de façon à conserver une température de contact inférieure à 25 °C pendant au moins 25 s, mieux inférieure à 24°C, en partant d'un organe d'application à 20°C, d'une peau à 32°C, dans un environnement extérieur à 20°C, notamment dans le cas d'un enfoncement de 4 mm dans la peau. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente en élévation, de façon schématique, un exemple de dispositif de conditionnement et d'application réalisé conformément à l'invention, la figure 2 est une coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, la figure 3 représente isolément une recharge de produit, les figures 4A à 4C sont des exemples de simulations, et la figure 5 est un schéma illustrant le calcul de la surface de contact avec la peau. Le dispositif de conditionnement et d'application 1 représenté sur les figures 1 et 2, réalisé conformément à l'invention, comporte un récipient 4 sur lequel est montée une tête applicatrice 3, par exemple de façon détachable. Le récipient 4 peut être proposé sous la forme d'une recharge telle que représentée à la figure 3, munie d'un bouchon 6 pouvant être retiré pour permettre le montage du récipient 4 sur la tête applicatrice 3. Cette dernière peut comporter, comme illustré, un corps 8 et un capot de fermeture 9, lequel peut se fixer de façon amovible sur le corps 8, par exemple par vissage, encliquetage ou friction. Le capot 9 est par exemple réalisé dans une matière thermoplastique transparente. La tête applicatrice 3 comporte un organe d'application 10, qui dans l'exemple illustré est une bille creuse, retenue dans une cage 12 définie par une paroi 13 du corps 8, de façon à pouvoir tourner dans la cage 12 sans la quitter. L'organe d'application 10 est par exemple encliqueté dans la cage 12 grâce à l'élasticité propre de la paroi 13, qui est par exemple réalisée en une matière thermoplastique. Le récipient 4 comporte un corps 14 pourvu d'un col 15 et le corps 8 de la tête applicatrice 3 est agencé pour se fixer sur le col 15, par exemple par vissage. Un orifice 17 permet au fond du logement du corps 8 recevant le col 15 de communiquer avec l'espace intérieur à la cage 12. Lorsque le capot 9 est en place, il presse l'organe d'application contre son siège dans le fond de la cage 12, ce qui ferme l'orifice 17. Le produit P contenu dans le dispositif est par exemple un déodorant et/ou un produit de soin. Le diamètre extérieur D de l'organe d'application 10 est par exemple compris entre 20 et 40 mm, étant par exemple de 35 ou 38 mm, et l'épaisseur e de la paroi de l'organe d'application est par exemple comprise entre 0,1 et 9 mm. Dans certains exemples, on utilise comme organe d'application des billes creuses en inox, de diamètres extérieurs respectifs 35 et 38 mm, d'épaisseurs respectives 1,4 et 1,5 mm. La cavité intérieure 20 de l'organe d'application 10 est par exemple vide de toute matière liquide ou solide, étant par exemple remplie d'air ou d'un gaz neutre. La distance p séparant le sommet de l'organe d'application 10 du bord de la paroi 13 mesurée selon l'axe longitudinal du dispositif est avantageusement supérieure ou égale à 3 mm. Pour fabriquer l'organe d'application 10, on peut utiliser deux demi-coquilles en métal hémisphériques, qui sont par exemple collées, soudées ou assemblées autrement, par exemple des demi-coquilles en inox, notamment en inox 304, 316 ou 201. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple illustré. On peut par exemple utiliser d'autres matériaux pour réaliser l'organe d'application, par exemple d'autres métaux tels que de l'aluminium, du cuivre, de l'argent, des alliages, éventuellement un métal plaqué avec un deuxième métal. On peut donner à l'organe d'application une forme autre que sphérique, par exemple ovoïde ou de rouleau. Un dispositif à organe d'application ovoïde est décrit dans EP 1 362 525. Le logement dans lequel est reçu l'organe d'application peut communiquer en permanence ou non avec la réserve de produit et l'on peut notamment utiliser un dispositif pourvu d'un système d'obturation rotatif ou à déplacement axial, permettant de fermer sélectivement une communication entre le logement recevant l'organe d'application et la réserve contenant le produit. Le produit contenu dans le récipient peut être un produit de traitement du corps, par exemple un produit amincissant. 2946508 i1. L'organe d'application peut être magnétique ou amagnétique. Le dispositif peut être dépourvu d'aimant. Le dispositif peut être réalisé de façon à ce que l'organe d'application puisse être séparé du récipient pendant l'utilisation, comme décrit dans US 7 044 670 par 5 exemple. L'organe d'application peut encore être monté sur un flacon pompe, par exemple comme décrit à la figure 4 de US 2005/0249540. L'organe d'application, lorsque métallique, peut être utilisé comme électrode pour émettre des radiofréquences ou comme électrode dans un procédé d'iontophorèse ou 10 d'électrophorèse. Le dispositif peut comporter une source lumineuse pour réaliser un traitement de photothérapie additionnel. Plusieurs têtes applicatrices ayant des organes d'application de tailles différentes et/ou réalisés dans des matériaux différents peuvent être associées à un même récipient ou à un ensemble de récipients identiques mais contenant des produits différents. 15 Un bouchon peut être utilisé pour fermer le récipient en l'absence de tête applicatrice. Exemples On suppose une température initiale de la bille de 20°C et un contact avec une source de chaleur à 32°C. La surface de contact est la surface de la calotte de la bille lorsque celle-ci s'enfonce de 4mm dans la peau ou équivalent. 20 On peut utiliser la formule S=2aiRh pour calculer la surface de contact de la calotte sphérique avec la peau, où R est le rayon de la sphère, h la distance d'enfoncement, comme illustré à la figure 5. Les figures 4A à 4C représentent les courbes d'évolution de la température 25 pour différents matériaux. On voit que la température évolue rapidement pour une bille en matière plastique galvanisée, car l'épaisseur de métal est insuffisante pour garantir une inertie thermique suffisante. On obtient des résultats meilleurs pour une bille creuse de 38 mm que pour une 30 bille pleine de 10 mm, réalisée dans le même métal. L'écart avec une bille pleine de 38 mm, du même métal, au bout de 29 s, est au plus de 4°C environ, et la température de contact reste inférieure à 24°C. Il subsiste donc un écart d'au moins 5°C avec la peau à 32°C, ce qui procure un effet de "toucher froid". On obtient les mêmes résultats expérimentalement. La température de surface peut être mesurée avec un thermomètre infrarouge sans contact, après avoir appliqué la bille initialement à 20°C sur une membrane souple posée sur la surface d'un liquide maintenu à 32°C, de façon à ce qu'elle s'enfonce de 4 mm. L'expression � comportant un � doit être comprise comme étant synonyme de � comportant au moins un �,10 REVENDICATIONS1 Dispositif de conditionnement et d'application (1) comportant : un récipient (4) contenant un produit (P) à appliquer sur la peau, - un organe rotatif (10) creux et rigide, pour appliquer le produit contenu dans le récipient, cet organe rotatif ayant une cavité intérieure (20) non débouchante sur la surface extérieure de l'organe d'application servant à l'application et étant réalisé au moins partiellement dans un matériau inorganique avec une plus grande dimension transversale (D) supérieure ou égale à 20 mm. 2. Dispositif selon la revendication 1, la plus grande dimension transversale (D) étant comprise entre 30 et 40 mm, étant notamment égale à 35 ou 38 mm. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, l'organe d'application étant réalisé entièrement dans un ou plusieurs matériau(x) inorganique(s) sous une forme non particulaire. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ledit matériau étant choisi parmi les métaux, les céramiques, les verres, notamment les céramiques ou verres métallisés. 5. Dispositif selon la revendication 4, le métal étant choisi parmi l'acier (notamment E 304, E316, 201), l'aluminium, le cuivre, l'argent, les alliages, du type 20 Zamac � et laiton. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, l'organe d'application étant sphérique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, l'organe d'application comportant deux demi-coquilles assemblées. 25 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 7, la masse de l'organe d'application étant inférieure ou égale à 40 g, et de préférence supérieure ou égale à15g. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, le poids total du dispositif étant inférieur ou égal à 150 g 30 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'organe d'application comportant en surface un matériau biocide. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant un capot de fermeture permettant de protéger l'organe d'appl.ication entre les utilisations et/ou permettant une fermeture étanche, ce capot de fermeture étant agencé pour permettre au dispositif de reposer verticalement tête en bas sur une surface plane horizontale. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une tête applicatrice (3) comportant l'organe d'application (10), pouvant se fixer de façon amovible sur le récipient. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, l'organe d'application étant une bille creuse en acier inoxydable, de diamètre extérieur compris 10 entre 30 et 40 mm, notamment égal à 35 mm ou 38 mm. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, l'organe d'application ayant une paroi d'épaisseur (e) comprise entre 0,1 mm et 9 mm, l'épaisseur dudit matériau étant notamment supérieure ou égale à 0,lmm.