Brevet FR3016613A1 — publié le 20150724

Tube souple injecté à base de polyéthylène haute densité I - PROBLEMATIQUE Exposé Le PEBD offre une barrière à l'eau médiocre. Le PEHD améliore la propriété de barrière à l'eau. La rigidité du polymère (PE) augmente avec sa densité. La tenue aux agents tensio-actifs des PEHD est 10 inférieure à celle des PEBD - PEBDL, à MFI identique. Solutions usuelles pour basculer du PEBD au PEHD Diminuer l'épaisseur de la paroi pour compenser l'augmentation du module de flexion du polymère. 15 Diminuer le MFI, pour compenser la baisse de la tenue aux agents tensio-actifs, à MFI constant. Mise en oeuvre Technologie de l'extrusion : aucune difficulté 20 puisque le polymère passe instantanément de l'état liquide à l'état solide à travers la filière (bidimensionnelle) d'extrusion. De ce fait, peu importent ni la viscosité du polymère, ni l'épaisseur de la paroi. Technologie de l'injection : impossible jusqu'à la 25 mise en oeuvre de l'invention : o Soit impossibilité de remplir la cavité du moule : le polymère ne peut remplir la cavité du moule de par l'effet conjugué de l'augmentation de sa viscosité et du désépaississement de la paroi. 30 o Soit destruction des propriétés du polymère par dépassement de la vitesse limite de cisaillement. II - TUBE INJECTE - ART ANTERIEUR Brevet L'Oréal EP 0 856 554 Al 35 Brevet CEP WO 01/68355 Al On utilise des PEBD - PEBDL qui cumulent deux avantages : - Meilleurs tenue aux agents tensio-actifs, donc MFI 5 plus élevé, donc injection plus facile. - Module de flexion plus bas, donc paroi plus épaisse, donc injection plus facile. En contrepartie « perte de poids » par évaporation de 10 l'eau contenue dans le tube bien plus importante. Le phénomène devient inacceptable pour les tubes de faible contenance, de type tube « diamètre 16 mm » remplis à 3 ml, couramment utilisés pour la diffusion des échantillons. 15 Le Brevet L'Oréal caractérise un mélange de polyéthylène basse densité, dont l'indice de fluidité résultant est de 10, l'indice du premier polymère étant compris entre 10 et 20, l'indice du deuxième polymère compris entre 4 et 8. 20 Examen critique : voir brevet CEP WO 01/68 355 Al. Le Brevet CEP caractérise un polyéthylène linéaire ou un mélange de polyéthylènes linéaires dont la densité est comprise entre 0,880 et 0,935, l'indice de fluidité étant 25 compris entre 3 et 10. En pratique, le brevet L'Oréal n'a jamais débouché sur une application industrielle. Les tubes sont simultanément non barrières selon le cahier des charges de l'industrie de la 30 cosmétique et non résistants au stress cracking. Seul le brevet CEP a débouché sur une utilisation industrielle. La nouvelle invention CEP est extérieure au champ de WO 01/68 355 Al. 35 III - INTERET DU PEHD - SOLUTIONS RETENUES Comme écrit précédemment, le PEHD améliore considérablement les propriétés de barrière à l'eau (perte de poids) des conditionnements. Une amélioration de l'ordre de 35 %, par exemple passer d'une perte de poids de 9 % à 6 % est couramment constaté. Le ratio observé varie en fonction de la caractérisation de la crème conditionnée, de la contenance du 5 tube, et des conditions du test (durée d'exposition et température de l'étuve). L'intérêt de l'invention est d'autant plus important que la perte en poids soit élevée, donc que le tube est de petite contenance (rapport contenance/surface d'évaporation). 10 En effet la mesure de la perte en poids est toujours observée en pourcentage du volume de crème contenue dans le tube. Un deuxième intérêt de l'invention est la baisse du prix de revient, imputable à l'utilisation de parois plus minces. 15 A titre d'exemple, lorsque la « jupe » du tube présente une longueur de l'ordre de 60 mm, il est usuel que l'épaisseur de la paroi du tube injecté passe de 0,55 mm en version PEBD à 0,35 mm en version PEHD, soit une diminution d'épaisseur de 36 %. 20 Par ailleurs, le PEHD et le PEBD peuvent être mélangés sans difficulté en amont de l'opération d'injection. On peut ainsi doser le mélange en privilégiant le PEHD pour obtenir un tube fortement barrière, ou au contraire le PEBD pour obtenir un tube plus souple. 25 Selon la contenance du tube, la souplesse de la paroi recherchée, la densité respective du PEHD et des PEBD utilisés, la proportion du ou des PEHD sera comprise entre 100 % et 15 % du mélange, la proportion du ou des PEBD sera comprise entre 0 et 85 % du mélange. 30 IV - MOYENS MIS EN OEUVRE - - Les PE sont couramment injectés dans un moule régulé à une température inférieure à 20°C, de préférence de l'ordre de 15°C. 35 - La solution de l'invention a consisté à injecter les tubes dans un moule dont les parois constituant la cavité destinée à former la jupe du tube sont portées au moins localement à une température comprise entre 80°C et 115°C. Il a été découvert que -dans ces conditions- le polymère était injectable, sans destruction par dépassement de la vitesse limite de cisaillement, dans le parcours d'écoulement défini par la paroi du tube (par exemple, une jupe cylindrique dont la longueur est de 60 mm et l'épaisseur de la paroi comprise entre 0,3 et 0,4 mm - par exemple également une jupe cylindrique dont la paroi présente une épaisseur E (exprimée en mm) et dont la longueur L est voisine de : 600 E - 160 ; L étant également exprimée en mm). - Corrélativement, il a été découvert que l'augmentation de la température des parties moulantes (noyau et empreinte) du moule n'induisait ni allongement du temps de cycle, ni déformation de la paroi de la jupe du tube. V - CAHIER DES CHARGES DE L'INDUSTRIE UTILISATRICE 15 5.1/ Perte de poids - Pas de norme officielle. - Chaque marque procède à des arbitrages spécifiques selon que l'on privilégie le toucher (souplesse de la paroi) ou les propriétés barrières. 20 - La perte de poids est mesurée en valeur relative de la quantité contenue dans le tube. Par ailleurs, elle est proportionnelle à la surface de la paroi du tube (surface d'évaporation). Il est donc fréquent que le ratio de perte de poids autorisé varie selon la contenance du tube. 25 Tests usuels Test A B Température d'étuve 45° 50 ° Durée d'exposition 1.440 heures 2.016 heures Perte de poids maximum autorisée : - Toutes contenances - 9 % - Contenance 10 ml 3 % - Information donnée à titre indicatif, chaque marque disposant de ses propres règles. 5.2/ Tenue aux agents tensio-actifs 5 Test usuel A l'issue du test, on observe s'il y a éclatement de la paroi, notamment à hauteur de la soudure du tube. Le test ci-dessus est communiqué à titre indicatif. Il 10 s'avère que ce test est notoirement insuffisant au regard de l'agressivité de beaucoup de crèmes. CEP a fixé une tenue à 500 heures. VI - CARACTERISATION DE L'INVENTION - 15 La présente invention a donc pour objet un tube constitué d'une tête de distribution et d'une jupe souple, ladite jupe et ladite tête de distribution étant constituées d'une paroi unique fabriquée en une seule opération d'injection dans un moule d'injection. 20 Selon l'invention, la paroi du tube est réalisée en un matériau dont le constituant de base est un polyéthylène Haute Densité (PEHD) ou un mélange de polymères dont l'un au moins est un polyéthylène Haute Densité. Avantageusement, le polyéthylène Haute Densité (PEHD) 25 peut présenter une densité au moins égale à 0,945 g/cm3, de préférence au moins égale à 0,950 g/cm3, et un indice de fluidité (MFI) mesuré selon la norme ISO 1133 compris entre 1 et 4 g/10 min. La paroi du tube peut avantageusement être constituée 30 d'un mélange de polyéthylènes comprenant au moins un polyéthylène basse densité (PEBD). Avantageusement, le polyéthylène basse densité peut présenter une densité comprise entre 0,900 g/cm3 et 0,940 Température d'étuve Agents tensio-actifs Durée du test 55 ° Antarox dilué à 3 % 24 heures g/cm3, de préférence voisin de 0,920 g/cm3, et un indice de fluidité compris entre 4 et 9 g/ 10 min. Avantageusement, le polyéthylène basse densité peut être un polyéthylène linéaire. Avantageusement, la paroi du tube est constituée de polymères appartenant exclusivement à la famille des polyéthylènes. Avantageusement, la jupe présente une épaisseur de paroi comprise entre 0,3 mm et 0,4 mm lorsque sa longueur est 10 comprise entre 50 mm et 60 mm. Avantageusement, la jupe présente une longueur voisine de L = 600 E - 160, lorsque l'épaisseur de la paroi est E, les dimensions L et E étant exprimées en mm. Avantageusement, le polyéthylène Haute Densité (PEHD) 15 représente de 15 à 100% en poids des polymères constituant la paroi. La présente invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un tube dont la paroi est constituée au moins d'un polyéthylène haute densité, la paroi et la tête du tube 20 étant formées en une opération unique d'injection dans un moule d'injection. Selon l'invention, les parois du moule constituant la cavité destinée à former la jupe du tube sont portées au moins localement à une température comprise entre 80 et 115 degrés. 25 Les PE sont couramment injectés dans un moule régulé à une température inférieure à 20°, de préférence de l'ordre de 15°C La solution de l'invention a consisté à injecter les tubes dans un moule régulé à une température comprise entre 80°C et 115°C. Il a été découvert que, dans ces conditions, le 30 polymère était injectable, sans destruction par dépassement de la vitesse limite de cisaillement, dans le parcours d'écoulement défini par la paroi du tube (par exemple une jupe cylindrique dont la longueur est de 60 mm et l'épaisseur de la paroi comprise entre 0,30 et 0,40 mm). Corrélativement, il a 35 été découvert que l'augmentation de la température du moule n'induisait pas d'allongement du temps de cycle et de déformation de la paroi. REVENDICATIONS1. Tube constitué d'une tête de distribution et d'une jupe souple, ladite jupe et ladite tête de distribution étant 5 constituées d'une paroi unique fabriquée en une seule opération d'injection dans un moule d'injection, caractérisé en ce que ladite paroi est réalisée en un matériau dont le constituant de base est un polyéthylène Haute Densité (PEHD) ou un mélange de polymères dont l'un au moins 10 est un polyéthylène Haute Densité. 2. Tube selon la revendication 1, dans lequel ledit polyéthylène Haute Densité (PEHD)présente une densité au moins égale à 0,945 g/cm3 et un indice de fluidité (MFI) mesuré selon 15 la norme ISO 1133 compris entre 1 et 4 g/10 min. 3. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange de polymères comprend au moins un polyéthylène basse densité (PEBD). 4. Tube selon la revendication 3, dans lequel ledit polyéthylène basse densité présente une densité comprise entre 0,900 g/cm3 et 0,940 g/cm3, et un indice de fluidité compris entre 4 et 9 g/ 10 min. 5. Tube selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ledit polyéthylène basse densité est un polyéthylène linéaire. 6. Tube selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que sa paroi est constituée de polymères appartenant exclusivement à la famille des polyéthylènes. 7. Tube selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, dans lequel la jupe présente une épaisseur de paroi comprise entre 0,3 mm et 0,4 mm et une longueur comprise entre 50 mm et 60 mm. 20 25 8. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la jupe présente une longueur voisine de L = 600 E - 160, lorsque l'épaisseur de la paroi est E, les dimensions L et E étant exprimées en mm. 9. Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polyéthylène Haute Densité (PEHD) représente de 15 à 100% en poids des polymères constituant la paroi. 10. Procédé de fabrication d'un tube tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, la paroi de la tête et de la jupe du tube étant formées en une opération unique d'injection dans un moule d'injection, caractérisé en ce que les parois du moule constituant la cavité destinée à former la jupe du tube sont portées au moins localement à une température comprise entre 80 et 115 degrés.