EP4249228A1 - Dispositif et procédé de compactage d'une poudre - Google Patents

Dispositif et procédé de compactage d'une poudre Download PDF

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Publication number
EP4249228A1
EP4249228A1 EP23164127.5A EP23164127A EP4249228A1 EP 4249228 A1 EP4249228 A1 EP 4249228A1 EP 23164127 A EP23164127 A EP 23164127A EP 4249228 A1 EP4249228 A1 EP 4249228A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compaction
piston
powder
shutter
compacting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23164127.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Grégoire ROLLAND
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laboratoires Paris Dome
Original Assignee
Laboratoires Paris Dome
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laboratoires Paris Dome filed Critical Laboratoires Paris Dome
Publication of EP4249228A1 publication Critical patent/EP4249228A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/04—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space co-operating with a fixed mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0005—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing for briquetting presses
    • B30B15/0017—Deairing means

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of solid blocks or tablets consisting of a compacted powder and intended for aqueous solution before use. It relates more particularly to a device and a method for compacting a powder.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the mass production of solid cosmetics, detergents or food supplements. It also relates to a powder composition suitable for the manufacture of a compacted powder using the device and the method. In a preferred but non-limiting application, the invention relates to solid cosmetics.
  • Solid cosmetics to be rehydrated make it possible to meet both economic and environmental constraints. Indeed, their solid and dry form avoids the transport and packaging of a large quantity of water, water can represent up to 90% of the weight of a shower gel, a liquid shampoo or a toothpaste.
  • solid cosmetics intended to allow reconstitution before use of cosmetics in liquid form the user is encouraged to reuse the containers they already have to rehydrate the new solid cosmetics they obtain. . Once rehydrated, they can reconstitute liquid soaps, shower gels and liquid shampoos.
  • the solid cosmetics thus used generally consist of a compacted powder, for example in the form of tablets or sticks which facilitate transport and application.
  • powder compaction devices comprising an enclosure in which is placed a metal capsule in which the blush powder is agglomerated or compacted by means of a piston sliding in the enclosure.
  • the assembly consisting of the capsule and the makeup tablet is ejected from the device, the capsule ensuring the consistency of the whole and the protection of the tablet against impacts.
  • Such a device is not suitable for producing solid cosmetics as envisaged by the invention which do not include a metal capsule receiving the powder.
  • devices for compacting bath salts comprising a compaction enclosure and a piston.
  • the bottom of the enclosure and the piston have, for example, complementary hemispherical shapes to obtain spherical bath salts.
  • a capsule once the powder is compacted, it is difficult to remove the solid cosmetic obtained from the enclosure without risk of damaging it.
  • the compacted powder is not enclosed in the bottom of an enclosure since the compaction surface, namely the shutter, can be moved towards the release position, which makes it possible to extract solid cosmetics.
  • the piston when the shutter is in the release position, the piston can even continue its travel towards the filling opening to bring out or eject the solid cosmetic out of the compaction chamber.
  • the piston remains positioned in the compaction chamber between two compaction cycles, that is to say between the manufacture of two solid cosmetics. It is therefore not necessary to remove the piston from the compaction chamber to insert the powder, as is the case in the devices of the prior art.
  • the device according to the invention makes it possible to precisely dose the quantity of powder to be compacted by choosing the starting position of the piston in the compaction chamber.
  • the main direction is substantially vertical, the filling opening being located above the piston.
  • the shutter is movable in translation in a direction substantially orthogonal to the main direction. This movement simplifies the implementation of the shutter while maintaining effective separation of the solid cosmetic and the shutter. In addition, such kinematics of movement of the shutter make it possible to optimize the recovery of compaction efforts by the shutter.
  • the compression unit comprises: means for measuring a force exerted by the actuator on the piston; a control unit programmed to determine, based on the force, a speed of movement of the piston.
  • the compression unit comprises: means for measuring a stroke of the piston; a control unit programmed to determine, based on the stroke, at least one of a speed of movement of the piston and a force exerted by the actuator on the piston.
  • Adapting the speed of movement of the piston makes it possible to quickly empty the air contained in the powder in order to increase the production rate while compacting the powder evenly.
  • the compaction device comprises a support structure on which the shutter and the actuator are fixed, the compaction chamber and the piston being held removably relative to the support structure.
  • the shape of the solid cosmetic or the formed block can therefore be modified simply by interchanging the compaction chamber with another compaction chamber of the desired shape.
  • the compaction chamber is a cylinder of revolution having a diameter of between 10 and 30 mm.
  • Such a shape allows radial stresses (perpendicular to the direction of compaction) to be well distributed over the entire surface of the cylinder.
  • Such a compaction chamber is therefore very resistant.
  • the compaction device is then particularly suited to the manufacture of solid cosmetics in series and at a high rate.
  • the compaction device includes only one shutter for all of the compaction chambers.
  • the compaction device by compacting the powder very strongly, makes it possible to obtain very resistant solid cosmetics but also to use a wide variety of powders such as powders comprising a large number of ingredients, for example greater than five or six.
  • the powder is compacted so as to reduce the duration of the compaction cycle while ensuring homogeneous compaction.
  • the decomposition of the compaction into an initial phase and a subsequent phase makes it possible in particular to quickly empty a large quantity of the air contained in the powder then to obtain homogeneous compaction of the powder by slowing down the speed of the piston.
  • the compaction process according to the invention makes it possible to produce solid cosmetics in the form of compacted powder at a high rate and at low cost. In fact, it makes it possible to reduce or simplify manual operations by automating a large number of manufacturing steps.
  • the first set speed is imposed on the piston and when the force exerted by the actuator on the piston or a stroke of the piston is greater than the threshold value, the second set speed is imposed on the piston.
  • the method comprises, after compaction, moving the piston opposite the filling opening. This helps release the pressure between the solid cosmetic and the filler against which it was compacted. The separation of the solid cosmetic from the obturator is then facilitated.
  • the method comprises, after compaction, moving the shutter from the closed position to the release position in order to be able to remove the solid cosmetic from its compaction chamber.
  • the method comprises, after moving the shutter from the closed position to the release position, a movement of the piston in the direction of the filling opening.
  • the method comprises, after moving the shutter from the closed position to the release position, the extraction of the compacted powder from the compaction chamber.
  • the piston limits or facilitates a delicate manual operation of extracting the solid cosmetic.
  • the shutter by moving laterally, can recover the solid cosmetics, for example by sweeping them towards a receptacle. Since the filling opening is located above the piston, the solid cosmetic does not fall when the piston pushes it out of the chamber.
  • the invention also proposes a powder composition for the manufacture of solid cosmetics to be reconstituted in an aqueous medium comprising a compaction promoter which comprises a compacting agent in solid form or a compacting agent in liquid form, the compaction promoter being between 5% and 30% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • the use of a compaction promoter improves the cohesion of the compacted powder and therefore the solidity of the solid cosmetics formed.
  • they make the powder composition more difficult to handle before compacting (risk of lumps and heating).
  • the proportion of compaction promoter is both sufficiently low so that the powder composition is fine and fluid before its compaction, which makes it possible to easily fill the compaction chamber, and at the same time sufficiently high so that solid cosmetic blocks, i.e. compacted powder, are impact resistant.
  • the compacting agent in solid form is between 2% and 30% by weight, relative to the total weight of the composition and is for example selected from a group comprising: zinc citrate, maltrodextrin, trisodium citrate dihydra.
  • the compacting agent in liquid form is between 2% and 10% by weight, relative to the total weight of the composition and is preferably selected from a group comprising: maltitol, a flavor, a scent.
  • the compacting agent in liquid form is not in the aqueous phase. This makes it possible in particular to improve the conservation of solid cosmetics.
  • the compacting agent in liquid form comprises less than 1% by weight of water.
  • At least 95% of the particles constituting the composition have a particle size less than 1 mm, which improves the resistance of the solid cosmetic.
  • the interfaces between two particles within the solid cosmetic are sufficiently small so that the detachment of one of these interfaces does not lead to the breakage of the entire solid cosmetic.
  • 95% of the particles constituting the composition have a particle size of between 0.5 mm and 1 mm.
  • the composition comprises an effervescent agent of between 12% and 60% by weight, relative to the total weight of the composition, preferably selected from a group comprising: bicarbonate sodium, anhydrous citric acid.
  • effervescent agent of between 12% and 60% by weight, relative to the total weight of the composition, preferably selected from a group comprising: bicarbonate sodium, anhydrous citric acid. This quantity of effervescent agent allows rapid dissolution of the solid cosmetic in an aqueous medium for its use.
  • the composition comprises a moisturizing agent of between 5% and 60% by weight, relative to the total weight of the composition, for example selected from a group comprising: erythritol, polysaccharide, anionic polysaccharide, an extract plant oil, a dry extract of aloe vera.
  • the composition comprises a gelling agent of between 10% and 20% by weight, relative to the total weight of the composition, preferably selected from a group comprising: sodium alginate, xanthan gum, sodium polyacrylate .
  • the composition comprises a pH regulator of between 3% and 40% by weight, relative to the total weight of the composition, preferably selected from a group comprising: sodium gluconate, anhydrous citric acid, monosodium citrate. This quantity of pH regulator gives the solution comprising the dissolved solid cosmetic an appropriate pH.
  • the composition comprises a preservative of between 5% and 20% by weight, relative to the total weight of the composition, preferably selected from a group comprising: sodium benzoate, potassium sorbate, isopropyl methylphenol, sodium gluconate.
  • a preservative of between 5% and 20% by weight, relative to the total weight of the composition, preferably selected from a group comprising: sodium benzoate, potassium sorbate, isopropyl methylphenol, sodium gluconate.
  • the invention finally proposes a solid cosmetic to be dissolved in an aqueous medium obtained by compacting a composition as described above by implementing the process described above.
  • the powder here is a composition made powdery by grinding or pulverization.
  • the powder has, for example, a particle size of less than 1 mm.
  • Powder 2 is a powder composition which includes particles and which is here intended for the manufacture of solid cosmetics.
  • the powder composition is in a dispersed state before its compaction by the compacting device 1; it is then referred to below as “powder”. After its compaction by the compacting device 1, the powder composition is referred to as “solid cosmetic”.
  • this term is not restrictive and must be considered equivalent to compacted block in the context of the manufacture of detergents or food supplements.
  • each compaction chamber 11, when filled with said part of the powder 2, makes it possible to manufacture a solid cosmetic.
  • this part of the powder 2 filling the compaction chamber 11 is more simply referred to as “the powder” filling the compaction chamber 11.
  • the compaction device 1 also comprises a support structure 3 securely holding the compaction chambers 11, the shutter 20 and the compression unit 30 so as to compensate for the efforts of the compression unit 30 to ensure the compaction of the powder 2 against shutter 20.
  • the compaction device 1 here comprises two actuators 31.
  • Each compaction chamber 11 has a general cylindrical shape in that it comprises an internal surface which is cylindrical and whose generators extend parallel to a main direction D1 which is here the vertical direction (corresponding to the up-down direction on THE figures 1 and 2 ).
  • the compaction chambers 11 will hereinafter be designated indifferently by the terms “compaction cylinders” 11 or “compaction chambers” 11.
  • the compaction cylinders 11 appear as a dotted line on the figures 1 and 2 , each dotted line represents more particularly a generator of a compaction cylinder 11.
  • the compaction device 1 preferably comprises at least two compaction chambers 11 and preferably more than ten compaction chambers 11.
  • the compaction device 1 comprises sixty compaction chambers 11 distributed in a matrix of fifteen per four.
  • the compaction device 1 is particularly suitable for the mass production of solid cosmetics.
  • the compacting device 1 makes it possible, for example, to produce between 1 and 100 solid cosmetics per minute.
  • each compaction cylinder 11 comprises two opposite openings located respectively at its two bases.
  • Each compaction cylinder 11 thus comprises a filling opening 12, through which the powder 2 is put into the compaction cylinder 11, and a working opening 13 through which the associated piston 40 passes.
  • the filling openings 12 are located above, and here vertically, the working openings 13.
  • each compaction cylinder 11 has more specifically an internal surface extending along a cylinder of revolution whose diameter is between 10 mm and 30 mm.
  • the solid cosmetics produced are then in the shape of a cylinder of revolution.
  • the length of the compaction cylinders 11, that is to say their dimension along the main direction D1, is for example between 5 mm and 200 mm.
  • the compaction cylinders may have a cross section of another shape such as a hexagonal or rectangular section.
  • the compaction device 1 comprises a cylinder block 10 within which the compaction cylinders 11 are held or arranged.
  • the cylinder block 10 is here a support part of generally parallelepiped shape.
  • all the compaction cylinders 11 installed within the cylinder block 10 are identical.
  • the cylinder block 10 has a filling face 14 that is substantially flat and extends substantially horizontally.
  • Each filling opening 12 opens at the level of the filling face 14.
  • the compaction cylinders 11 are more specifically mounted removably in the cylinder block 10.
  • Each compaction cylinder 11 is thus formed by an interchangeable sheath, which makes it possible to adapt the shape that one wishes to give to the solid cosmetic. It is thus possible to mount compacting cylinders of rectangular or square section to form solid parallelepiped cosmetics. Means are also provided for fixing the cylinders to the cylinder block 10, for example threads and passages in the compacting cylinders 11 and in the cylinder block 10 so as to secure the latter by means of screws.
  • the compaction cylinders 11, that is to say here the sleeves, are made of metallic material such as for example aluminum, stainless steel or polytetrafluoroethylene.
  • the compaction cylinders could be formed by bores passing through a solid cylinder block.
  • the pistons 40 are positioned opposite the filling openings 12.
  • the pistons 40 are movable through the working openings 13.
  • the compression unit 30 comprises a support plate 32 on which the pistons 40 are mounted.
  • the pistons 40 are here mounted on a front face 33 of the support plate 32.
  • the actuators 31 for their part exert their force at the level of a rear face 34 of the support plate 32 opposite the front face 33.
  • the faces 33, 34 of the support plate 32 extend here substantially horizontally.
  • Each piston 40 comprises more particularly a head 41, the shape of which is adapted to or complementary to that of the corresponding compaction cylinder 11, and a rod 42.
  • Each head 41 thus has here a cylindrical shape with a diameter equal to the diameter of the compaction cylinder 11 associated, with a clearance to allow nesting in the latter.
  • the rods 42 here have a width, corresponding to a dimension in a direction orthogonal to the main direction D1, less than the diameter of the heads 41.
  • the pistons 40 are also interchangeable.
  • the pistons 40 are for example removably fixed on the support plate 32.
  • the heads 41 of the pistons 40 are interchangeable, the rods remaining fixed to the support plate 32.
  • the heads 41 can by examples being screwed onto the rods 42.
  • the heads 41 of the pistons 40 are made of polytetrafluoroethylene (PTFE), which limits friction in the compacting cylinders 11.
  • the rods 41 are for example made of aluminum, steel or stainless steel.
  • each piston 40 is adapted to be moved by the actuators 31 in the corresponding compaction cylinder 11, that is to say in its associated compaction cylinder 11.
  • FIG 2 illustrates a state of the compacting device 1 in which the heads 41 of the pistons 40 are located approximately halfway between the working openings 13 and the filling openings 12.
  • Each piston 40 is more specifically adapted to be moved according to a generator of its associated compaction cylinder 11.
  • the pistons 40 are thus all adapted to be moved according to the main direction D1.
  • the pistons 40 by being moved by the actuators 31, allow the compaction of the powder 2 filling the compaction cylinders 11 against the shutter 20, the latter then being in the closed position.
  • the compression unit 30 also comprises a control unit 35 comprising at least one processor, at least one memory, at least one actuator control interface as well as a communication interface with sensors or measuring means.
  • the control unit is programmed to control the actuators 31.
  • the control unit 35 is in particular adapted to control the actuators 31 so as to impose a determined speed of movement on the pistons 40.
  • the compression unit 30 can also include means for measuring a force exerted by the actuators 31 on the support plate 32, and therefore indirectly on each piston 40.
  • This means for measuring a force is for example an electronic circuit making it possible to measure the intensity and/or voltage of the electric current supplied to the actuators 31 to make them operate.
  • the control unit 35 is then programmed to determine, on the basis of this force exerted by the actuators 31 on the support plate 32, the speed of movement of the pistons 40.
  • the compression unit 30 may also include means for measuring a stroke of the pistons 40.
  • This means for measuring the stroke is for example an integrator integrating the speed of the pistons 40 over time on the basis of the electric current supplied. to the actuators 31.
  • This means of measuring the stroke can also be a displacement sensor measuring the displacement of the actuators 31 or even of the support plate 32.
  • the control unit 35 is then programmed to determine, on the basis of this stroke, the speed of movement of the pistons 40.
  • the control unit 35 is for example programmed by means of instructions entered manually by an operator (for example via set speeds as described below).
  • the control unit 35 is adapted to control the speed of the pistons 40 as a function of a compression ratio, itself determined on the basis of a difference between a starting position of the pistons 40, before compaction, and an instantaneous position of the pistons 40 during compaction.
  • the shutter 20 comprises a substantially flat compaction face 21.
  • the compaction face 21 is designed to extend into contact with the filling face 12 of the cylinder block 10 when the shutter 20 is in the closed position. In the closed position, the compaction face 21 extends more specifically against the filling face 14 so as to close the filling openings 12.
  • closing is meant here that the shutter 20 closes, at the level of the filling openings. filling 12, the compaction cylinders 11 so as to prevent the powder 2 from coming out but still allows the air present in the compaction cylinders 11 to escape. In other words, “closing” here means making it airtight to the powder 2 but not to air.
  • the shutter 20 has for example the shape of a plate whose thickness, here its dimension along the main direction D1, is sufficiently large to resist the compaction of the powder 2, that is to say here not to deform during compaction.
  • the thickness of the shutter 20 is for example between 3 mm and 200 mm.
  • the shutter 20 can be made of metallic material, for example stainless steel, polytetrafluoroethylene or a combination of these materials.
  • the shutter 20 is movable between the release position, as shown on the figure 1 and on the Figure 3 , and the closed position as shown on the figure 2 .
  • the shutter 20 leaves the filling openings 12 accessible, which makes it possible to fill the compacting cylinders 11 or, conversely, to remove the solid cosmetics.
  • the shutter 20 is more specifically movable parallel to the filling face 14 of the cylinder block, and more specifically in contact with the latter.
  • the shutter 20 is movable horizontally, that is to say in a plane substantially orthogonal to the direction main D1. This makes it possible in particular to ensure effective separation of solid cosmetics from the compacting face 21 of the shutter 20 against which they were compacted.
  • the shutter 20 is here movable in translation, in a direction orthogonal to the main direction D1, which simplifies its implementation.
  • the shutter 20 is here mounted on the support structure 3 by means of guide rails 22.
  • two rails 22 are located laterally, that is to say along the two opposite sides of the compaction face 21 which extend in the direction of translation of the shutter 20. As illustrated in Figure 3 , this makes it possible to leave the cylinder block 10 easily accessible when the shutter 20 is in the release position.
  • the compaction device 1 comprises for example a dedicated actuator (not shown) also controlled by the control unit 35.
  • the compaction process is part of a broader process for manufacturing solid cosmetics or solid blocks of compacted powder.
  • This process for manufacturing solid cosmetics includes two main phases: a first phase of preparing powder 2 and a second phase of compacting powder 2.
  • the first phase may include grinding solid ingredients and/or mixing ingredients already in powder form.
  • the composition of powder 2 is described in detail later. However, it can be noted at this stage that the compaction device 1 and the compaction method make it possible to effectively compact powders whose proportion of liquid is not negligible, for example because it is greater than 2% by weight, which are difficult to compact with the devices according to the prior art.
  • the second phase of compaction of powder 2 corresponds to the implementation of the compaction process presented in Figure 4 .
  • the compaction process begins with step E1 of filling the compaction cylinders 11 with the powder 2.
  • the filling can be carried out automatically, for example using an injector mounted on a robotic arm and connected to a tank filled with powder 2, or manually by an operator.
  • the pistons 40 are positioned at a starting position PD inside and at the bottom of the compaction cylinders 11, that is to say near the working openings 13.
  • the starting position PD is here predetermined according to the quantity of powder 2 desired to form solid cosmetics. It is for example determined by considering the final mass that a solid cosmetic must have and the density of the powder 2.
  • the mass of powder 2 deposited in each compacting cylinder 11 is for example between 2 g and 40 g.
  • a volume of powder 2 greater than the volume of all of the compaction cylinders 11 is used to ensure that each compaction cylinder 11 is completely filled.
  • the surplus powder 2 is then recovered for reuse.
  • the excess powder 2 can be recovered by moving the shutter 20 from the release position to the closed position (see next step).
  • step E2 of closing the filling openings 12.
  • the dedicated actuator translates the shutter 20 from the release position to the closed position.
  • the powder 2 is interposed between the corresponding piston 40 and the shutter 20.
  • step E3 of compacting the powder 2 included in each compacting cylinder 11.
  • the control unit 35 determines in particular the speed of movement of the pistons 40.
  • the compaction that is to say the movement of the pistons 40 from the starting position PD to a final position PF, comprises two successive phases P1, P2 as represented on the figures 5 And 6 .
  • THE compaction also includes the starting and stopping of the pistons 40 which take place respectively before and after the two phases P1, P2.
  • the final position PF corresponds to the position of the pistons 40 at the end of the compaction of the powder 2, in the sense that, at the final position PF, the solid cosmetics are formed. It thus corresponds to a final compression rate of the powder 2.
  • the Figure 6 illustrates here the stroke of the pistons 40 along the main direction D1.
  • Compaction begins with an initial phase P1 which is characterized by the expulsion of the air present in the powder and in the compaction cylinders 11.
  • initial phase P1 which is characterized by the expulsion of the air present in the powder and in the compaction cylinders 11.
  • the pistons 40 advance quickly.
  • the pistons 40 are then moved by the actuators 31 according to a first set speed called expulsion speed V1 which is determined by the control unit 35. It is selected to quickly expel the majority of the air contained in the powder 2
  • the pistons 40 generally advance at the expulsion speed V1 during the initial phase.
  • the expulsion speed can be constant, as shown in the Figure 5 , or vary, for example linearly, in a given interval.
  • the control unit 35 is for example programmed to impose the expulsion speed V1 on the pistons 40 until the stroke of the pistons 40, measured using means for measuring a stroke of the pistons 40, reaches a first value threshold. Equivalently, the pistons 40 can be moved at the expulsion speed V1 until a compression ratio reaches a second threshold value, for example between 50% and 90%.
  • the first and second threshold values depend for example on the density of the powder 2 or on a quantity of compaction promoter within the powder 2.
  • the initial phase P1 continues until the inversion time T corresponding to the moment from which the stroke of the pistons 40 is greater than the first threshold value (or the compression ratio greater than the second threshold value).
  • the inversion time T corresponds to the intermediate position PI of the pistons 40.
  • the second threshold value (which relates to the compression ratio) is approximately 65%.
  • the compression ratio is here calculated as the ratio of i) the difference between the instantaneous position and the starting position PD of the pistons 40, on ii) the difference between a flush position PA (when the pistons 40 are at the level of the filling openings 12) and the starting position PD of the pistons 40.
  • a subsequent phase P2 of compression of the powder begins which is characterized in particular by the plastic deformation of the particles composing the powder 2 so as to ensure their agglomeration by sintering.
  • the pistons 40 are then moved by the actuators 31 according to a second set speed called compression speed V2 which is determined by the control unit 35.
  • the compression speed V2 is strictly lower than the expulsion speed V1.
  • the compression speed V2 is less than the lower limit of this given interval.
  • the rotation speed of the drive motor determining the expulsion speed V1 and the compression speed V2 is for example between 500 and 4000 rpm, i.e. speeds between 1 mm/s and 400 mm/s (millimeters/seconds).
  • the expulsion speed V1 and the compression speed V2 are between 100 mm/s and 250 mm/s.
  • the compression speed V2 is for example twice as low as the expulsion speed V1.
  • This slower advance of the pistons 40 makes it possible to obtain homogeneous compaction of the powder 2.
  • the applicant has in fact demonstrated that a compression speed V2 that is too high induces a compaction gradient in the solid cosmetic, the latter being increasingly more compact towards the end located against the shutter 20.
  • This slower advance aims to approach a quasi-static process and to achieve high compression, for example greater than 80%.
  • the inversion time T can also correspond to the moment from which a torque exerted by the electric motor becomes greater than a third threshold value.
  • the powder 2 offers little resistance to the movement of the pistons. Once the subsequent phase P2 begins, the powder 2 puts up a great resistance, it is then preferable that the torque supplied is greater than that of the initial phase P1.
  • the third threshold value can be expressed absolutely or as a percentage of a nominal torque of the actuators 31.
  • the initial phase P1 corresponds for example to 50% to 80% of the total stroke of the pistons 40, between the starting position and the final position PF.
  • the initial phase P1 lasts, for example, between 500 milliseconds and 5000 milliseconds.
  • the subsequent phase P2 corresponds for example to 20% to 50% of the total stroke of the pistons 40.
  • the subsequent phase P2 lasts, for example, between 500 milliseconds and 5000 milliseconds.
  • the subsequent phase P2 is for example two to three times shorter than the initial phase P1.
  • the initial phase P1 and the subsequent phase P2 appear on the Figure 6 which represents the position of the pistons 40 along the main direction D1 during a complete compaction cycle, in the direction that the pistons 40 start from and return to the starting position PD.
  • the majority of the total stroke of the pistons 40 (between the starting position PD and the final position PF) takes place during the initial phase P1 between the starting position PD and the intermediate position PI. It appears well on the Figure 6 that the remaining part of the total stroke of the pistons 40 (part which is a minority) is carried out, during the subsequent phase P2, at a speed lower than that of the initial phase P1. The slope of the curve is in fact lower during the subsequent phase P2.
  • the actuators 31 deliver a torque greater than that delivered during the initial phase P1.
  • step E3 powder 2 is compacted, the solid cosmetic is therefore formed.
  • the method then comprises a step E4 during which the pistons 40 perform a short withdrawal movement.
  • the actuators 31 move the pistons 40 opposite the shutter 20, for example over a distance of between 0.2 mm and 2 mm. This makes it possible to release the pressure exerted by the solid cosmetics on the shutter 20.
  • the pistons 40 perform a withdrawal movement from the final position PF to the intermediate position PI. This withdrawal can be carried out at a speed greater than the expulsion speed V1.
  • the method then comprises a step E5 of translation of the shutter 20 from the closed position to the release position.
  • step E6 the solid cosmetics can then be taken out of the compaction cylinders 11.
  • step E6 comprises the movement of the pistons 40 by the actuators 31 towards the filling openings 12 so as to bring out at least part of the solid cosmetics from the cylinder block 10. Solid cosmetics can then easily be picked up, for example manually by the operator.
  • the pistons 40 can also be moved up to the filling openings 12 so as to be flush with the filling face 14 of the cylinder block 10. In the example of the Figure 6 , the pistons 40 are thus moved from the intermediate position PI to the flush position PA.
  • the solid cosmetics can then be moved, or in other words swept, by the shutter 20 towards a receptacle.
  • step E7 of returning the pistons 40 to the starting position PD.
  • this return can be carried out at a high speed, for example two to three times greater than the expulsion speed V1.
  • the method described above is controlled by the compression unit 30 and in particular by the control unit 35.
  • the control unit 35 notably includes in memory instructions, in the form of lines of code, which, when they are executed by the processor, make it possible to implement steps E2 to E7.
  • the powder composition that is to say the powder 2, manufactured during the first phase can for example make it possible to manufacture solid cosmetics to be reconstituted in an aqueous medium, for example for toothpaste, shampoo, shower gel, liquid soap, cream. face, micellar water or mouthwash.
  • solid cosmetics are intended to be rehydrated in a volume of water in order to generate a viscous cosmetic or in solution.
  • the powder composition comprises a compaction promoter which has the role of improving the compaction of the particles composing the powder against each other.
  • the compaction promoter is here between 5% and 30% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • the compaction promoter may comprise one or more compacting agents in solid form such as zinc citrate, maltrodextrin, trisodium or citrate dihydra.
  • the compacting agents in solid form represent between 2% and 30% of the total weight of the composition.
  • the compaction promoter may comprise one or more compacting agents in liquid form such as maltinol, flavors or perfumes, for example essential oils.
  • in liquid form we mean here that these compacting agents are added to the composition while they are in solution.
  • the compacting agents in liquid form represent between 2% and 10% of the total weight of the composition.
  • the compaction promoting agents can also have another function in the context of powder composition. The same applies to effervescent agents, moisturizing agents, gelling agents, pH regulators or preservatives which may be included in the composition.
  • the compacting agents in liquid form are non-aqueous in the sense that they are dissolved in an organic solvent such as an oil, so they are not in the aqueous phase.
  • Such non-aqueous compacting agents make it possible to improve the conservation of solid cosmetics.
  • a large majority of the particles included in the composition for example at least 95% of them, have a particle size less than 1 mm.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de compactage (1) d'une poudre pour la fabrication de cosmétiques solides comprenant :
- une chambre de compactage (11) qui est destiné à recevoir la poudre et qui comprend une ouverture de remplissage (12) ;
- une unité de compression (30) comprenant un piston (40) et un actionneur (31), le piston étant positionné à l'opposé de l'ouverture de remplissage et étant adapté à être déplacé dans la chambre de compactage par l'actionneur ;
- un obturateur (20) mobile entre une position de fermeture dans laquelle l'obturateur obture l'ouverture de remplissage et une position de dégagement dans laquelle l'obturateur est situé à distance de l'ouverture de remplissage.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • La présente invention concerne de manière générale le domaine des blocs ou tablettes solides constitués d'une poudre compactée et destinée à une mise en solution aqueuse avant usage. Elle concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé de compactage d'une poudre. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans la fabrication en série de cosmétiques solides, de détergents ou de compléments alimentaires. Elle concerne également une composition pulvérulente adaptée pour la fabrication d'une poudre compactée au moyen du dispositif et du procédé. Dans une application préférée mais non limitative, l'invention se rapporte aux cosmétiques solides.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Les cosmétiques solides à réhydrater permettent de répondre à la fois à des contraintes économiques et environnementales. En effet, leur forme solide et sèche évite le transport et le conditionnement d'une grande quantité d'eau, l'eau pouvant représenter jusqu'à 90% du poids d'un gel douche, d'un shampoing liquide ou d'une pâte dentifrice. De plus, lors de l'utilisation de cosmétiques solides destinés à permettre la reconstitution avant utilisation de cosmétiques sous une forme liquide, l'utilisateur est incité à réutiliser les contenants qu'il possède déjà pour réhydrater les nouveaux cosmétiques solides qu'il se procure. Une fois réhydratés, ils permettent de reconstituer des savons liquides, des gels douches, des shampooings liquides. Les cosmétiques solides ainsi utilisés consistent généralement en une poudre compactée, par exemple sous la forme de pastilles ou de bâtonnets qui en facilitent le transport et la mise en oeuvre.
  • Dans le domaine des cosmétiques solides, il est connu, pour la réalisation de pastilles de fards à joues ou à paupières, des dispositifs de compactage de poudre comprenant une enceinte dans laquelle est disposée une capsule métallique dans laquelle la poudre de fard est agglomérée ou compactée au moyen d'un piston coulissant dans l'enceinte. A l'issue de l'opération de compactage, l'ensemble constitué de la capsule et de la pastille de fard est éjecté du dispositif, la capsule assurant la cohérence de l'ensemble et la protection de la pastille contre les chocs.
  • Un tel dispositif n'est pas adapté à la réalisation de cosmétiques solides tels qu'envisagés par l'invention qui ne comprennent pas de capsule métallique recevant la poudre.
  • Par ailleurs, il est connu des dispositifs de compactage de sels de bain comprenant une enceinte de compactage et un piston. Le fond de l'enceinte et le piston présentent par exemple des formes hémisphériques complémentaires pour obtenir des sels de bains sphériques. Toutefois, en l'absence de capsule, une fois la poudre compactée, il est difficile de sortir de l'enceinte le cosmétique solide obtenu sans risque de l'endommager.
  • D'une manière générale, les dispositifs existants s'avèrent peu adaptés à une fabrication de cosmétiques solides résistants et à une cadence élevée.
  • Il est donc apparu le besoin d'un dispositif de compactage de poudre qui présente une capacité de production élevée et de préférence à faible coût tout en garantissant l'intégrité et la qualité visuelle des blocs de cosmétiques solides obtenus.
  • Il est également apparu le besoin d'une poudre à compacter suffisamment fluide pour remplir efficacement l'enceinte mais qui, une fois compactée, permet de former un bloc tel qu'une pastille ou un bâtonnet qui ne soit ni fragile ni friable, de manière à permettre son extraction de l'enceinte puis son transport sans risque de dégradation.
    • PRESENTATION DE L'INVENTION
  • Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif de compactage d'une poudre pour la fabrication de cosmétiques solides comprenant :
    • une chambre de compactage qui est destinée à recevoir la poudre et qui comprend une ouverture de remplissage ;
    • une unité de compression comprenant un piston et un actionneur, le piston étant positionné à l'opposé de l'ouverture de remplissage et étant adapté à être déplacé en translation dans la chambre de compactage par l'actionneur selon une direction principale ;
    • un obturateur mobile selon un plan sensiblement orthogonal à la direction principale entre une position de fermeture dans laquelle l'obturateur obture l'ouverture de remplissage et une position de dégagement dans laquelle l'obturateur est situé à distance de l'ouverture de remplissage.
  • Ainsi, grâce à l'invention, la poudre compactée n'est pas enfermée dans le fond d'une enceinte puisque la surface de compactage, à savoir l'obturateur, peut être déplacée vers la position de dégagement, ce qui permet d'extraire le cosmétique solide.
  • Avantageusement, lorsque l'obturateur est en position de dégagement, le piston peut même poursuivre sa course vers l'ouverture de remplissage pour faire sortir ou éjecter le cosmétique solide hors de la chambre de compactage.
  • De plus, le piston reste positionné dans la chambre de compactage entre deux cycles de compactage, c'est-à-dire entre la fabrication de deux cosmétiques solides. Il n'est donc pas nécessaire de sortir le piston de la chambre de compactage pour y insérer la poudre, comme cela est le cas dans les dispositifs de l'art antérieur.
  • Par ailleurs, le fait que le déplacement de l'obturateur soit globalement perpendiculaire à la direction de compactage permet de désolidariser efficacement, par cisaillement, le cosmétique solide qui a été compacté contre l'obturateur. La récupération du cosmétique solide est donc simplifiée par rapport aux dispositifs de l'art antérieur.
  • Enfin, le dispositif selon l'invention permet de doser précisément la quantité de poudre à compacter en choisissant la position de départ du piston dans la chambre de compactage.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la direction principale est sensiblement verticale, l'ouverture de remplissage étant située au-dessus du piston. Cet agencement facilite d'une part le remplissage de la chambre de compactage par gravité et, d'autre part, évite que les cosmétiques solides ne chutent lors de leur sortie des chambres.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'obturateur est mobile en translation selon une direction sensiblement orthogonale à la direction principale. Ce déplacement simplifie la mise en oeuvre de l'obturateur tout en conservant une désolidarisation efficace du cosmétique solide et de l'obturateur. De plus, une telle cinématique de déplacement de l'obturateur permet d'optimiser la reprise des efforts de compactage par l'obturateur.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'unité de compression comprend : un moyen de mesure d'une force exercée par l'actionneur sur le piston ; une unité de commande programmée pour déterminer, sur la base de la force, une vitesse de déplacement du piston.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'unité de compression comprend : un moyen de mesure d'une course du piston ; une unité de commande programmée pour déterminer, sur la base de la course, au moins l'une parmi une vitesse de déplacement du piston et une force exercée par l'actionneur sur le piston.
  • Adapter la vitesse de déplacement du piston permet notamment de vider rapidement l'air contenu dans la poudre afin d'augmenter la cadence de production tout en compactant la poudre de façon homogène.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de compactage comprend une structure support sur laquelle sont fixés l'obturateur et l'actionneur, la chambre de compactage et le piston étant maintenus de façon amovible par rapport à la structure support. La forme du cosmétique solide ou du bloc formé peut donc être modifiée simplement en interchangeant la chambre de compactage avec une autre chambre de compactage de la forme désirée.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la chambre de compactage est un cylindre de révolution présentant un diamètre compris entre 10 et 30 mm. Une telle forme permet de bien répartir les contraintes radiales (perpendiculaires à la direction de compactage) sur toute la surface du cylindre. Une telle chambre de compactage est donc très résistante.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de compactage comprend :
    • une pluralité de chambres de compactage, chacune destinée à recevoir une partie de la poudre et comprenant chacune une ouverture de remplissage ;
    • un obturateur mobile entre une position de fermeture dans laquelle l'obturateur obture toutes les ouvertures de remplissage et une position de dégagement dans laquelle l'obturateur est situé à distance de toutes les ouvertures de remplissage ;
    • une unité de compression comprenant une pluralité de pistons et au moins un actionneur, chaque piston étant positionné à l'opposé d'une des ouvertures de remplissage et étant adapté à être déplacé par l'actionneur dans la chambre de compactage correspondante.
  • Le dispositif de compactage est alors particulièrement adapté à la fabrication de cosmétiques solides en série et à une cadence élevée. Avantageusement, le dispositif de compactage ne comprend qu'un seul obturateur pour l'ensemble des chambres de compactages.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'unité de compression est adaptée à exercer sur la poudre reçue par chaque chambre au moins l'une des contraintes mécaniques suivantes :
    • une charge comprise entre 50 kg et 400 kg ;
    • un taux de compression compris entre 50 % et 95 % ;
    • une pression comprise entre 1 bar et 20 bar.
  • Le dispositif de compactage, en compactant très fortement la poudre, permet d'obtenir des cosmétiques solides très résistants mais aussi de mettre en oeuvre une large variété de poudres telles que des poudres comprenant un grand nombre d'ingrédients, par exemple supérieur à cinq ou six.
  • L'invention propose également un procédé de compactage d'une poudre pour la fabrication de cosmétiques solides mis en oeuvre au moyen du dispositif de compactage présenté ci-dessus, le procédé comprenant :
    • le remplissage d'une chambre de compactage par la poudre, le remplissage étant effectué par une ouverture de remplissage de la chambre de compactage ;
    • le déplacement d'un obturateur d'une position de dégagement, dans laquelle l'obturateur est situé à distance de l'ouverture de remplissage, à une position de fermeture, dans laquelle l'obturateur obture l'ouverture de remplissage ;
    • le compactage de la poudre par déplacement d'un piston dans la chambre de compactage, le compactage comprenant une phase initiale d'expulsion d'air au cours de laquelle une première vitesse de consigne est imposée au piston et une phase subséquente de compression de la poudre au cours de laquelle une deuxième vitesse de consigne, non nulle et inférieure à la première vitesse de consigne, est imposée au piston.
  • Ainsi, grâce à l'invention, la poudre est compactée de façon à diminuer la durée du cycle de compactage tout en assurant un compactage homogène. En effet, la décomposition du compactage en une phase initiale et une phase subséquente permet notamment de vider rapidement une grande quantité de l'air contenu dans la poudre puis d'obtenir un compactage homogène de la poudre en ralentissant la vitesse du piston.
  • Ainsi, le procédé de compactage selon l'invention permet de produire des cosmétiques solides sous forme de poudre compactée à une cadence élevée et à faible coût. En effet, il permet notamment de réduire ou de simplifier les opérations manuelles en automatisant un grand nombre d'étapes de fabrication.
  • Selon une caractéristique de l'invention, lorsqu'une force exercée par un actionneur sur le piston ou une course du piston est inférieure à une valeur seuil, la première vitesse de consigne est imposée au piston et lorsque la force exercée par l'actionneur sur le piston ou une course du piston est supérieure à la valeur seuil, la deuxième vitesse de consigne est imposée au piston. Ainsi, lorsque la résistance exercée par la poudre est faible (phase d'expulsion d'air) le piston est déplacé rapidement afin d'augmenter la cadence de production. Il est ensuite ralenti pour compacter de façon homogène la poudre.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend, après le compactage, le déplacement du piston à l'opposé de l'ouverture de remplissage. Cela permet de relâcher la pression entre le cosmétique solide et l'obturateur contre lequel il a été compacté. La désolidarisation du cosmétique solide de l'obturateur est alors facilitée.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend, après le compactage, le déplacement de l'obturateur de la position de fermeture à la position de dégagement pour pouvoir sortir le cosmétique solide de sa chambre de compactage.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend, après le déplacement de l'obturateur de la position de fermeture à la position de dégagement, un déplacement du piston en direction de l'ouverture de remplissage.
  • Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend, après le déplacement de l'obturateur de la position de fermeture à la position de dégagement, l'extraction de la poudre compactée depuis la chambre de compactage.
  • En sortant le cosmétique solide de sa chambre de compactage, le piston limite ou facilite une opération manuelle délicate d'extraction du cosmétique solide. De plus, une fois les cosmétiques solides sortis par les pistons, l'obturateur, en se déplaçant latéralement, peut récupérer les cosmétiques solides, par exemple en les balayant vers un réceptacle. L'ouverture de remplissage étant située au-dessus du piston, le cosmétique solide ne chute pas lorsque le piston le pousse hors de la chambre.
  • L'invention propose également une composition pulvérulente pour la fabrication de cosmétiques solides à reconstituer en milieu aqueux comprenant un promoteur de compactage qui comprend un agent compactant sous forme solide ou un agent compactant sous forme liquide, le promoteur de compactage étant compris entre 5 % et 30 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
  • Avantageusement, l'utilisation d'un promoteur de compactage améliore la cohésion de la poudre compactée et donc la solidité des cosmétiques solides formés. Ils rendent toutefois la composition pulvérulente plus difficile à manipuler avant son compactage (risque de grumeaux et d'échauffement).
  • Grâce à l'invention, la proportion de promoteur de compactage est à la fois suffisamment faible pour que la composition pulvérulente soit fine et fluide avant son compactage, ce qui permet de facilement remplir la chambre de compactage, et à la fois suffisamment élevée pour que les blocs de cosmétiques solides, c'est-à-dire la poudre compactée, soient résistants aux chocs.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'agent compactant sous forme solide est compris entre 2 % et 30 % en poids, par rapport au poids total de la composition et est par exemple sélectionné dans un groupe comprenant : zinc citrate, maltrodextrine, trisodium citrate dihydra.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'agent compactant sous forme liquide est compris entre 2 % et 10 % en poids, par rapport au poids total de la composition et est de préférence sélectionné dans un groupe comprenant : maltitol, un arôme, un parfum.
  • Selon une caractéristique de l'invention, l'agent compactant sous forme liquide n'est pas en phase aqueuse. Cela permet notamment d'améliorer la conservation du cosmétique solide. De manière préférée l'agent compactant sous forme liquide comprend moins de 1 % en poids d'eau.
  • Selon une caractéristique de l'invention, au moins 95 % des particules constituant la composition présentent une granulométrie inférieure à 1 mm, ce qui améliore la résistance du cosmétique solide. Avantageusement, avec une granulométrie inférieure à 1 mm, les interfaces entre deux particules au sein du cosmétique solide sont suffisamment petites pour que le détachement d'une de ces interfaces n'entraine pas la cassure de tout le cosmétique solide. De manière préférée 95 % des particules constituant la composition présentent une granulométrie comprise entre 0,5 mm et 1 mm.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la composition comprend un agent effervescent compris entre 12 % et 60 % en poids, par rapport au poids total de la composition, de préférence sélectionné dans un groupe comprenant : bicarbonate de sodium, acide citrique anhydre. Cette quantité d'agent effervescent permet une dissolution rapide du cosmétique solide en milieu aqueux pour son utilisation.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la composition comprend un agent hydratant compris entre 5 % et 60 % en poids, par rapport au poids total de la composition, par exemple sélectionné dans un groupe comprenant : erythritol, polysaccharide, polysaccharide anionique, un extrait huileux de plante, un extrait sec d'aloe vera.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la composition comprend un agent gélifiant compris entre 10 % et 20 % en poids, par rapport au poids total de la composition, de préférence sélectionné dans un groupe comprenant : alginate de sodium, gomme xanthane, sodium polyacrylate.
  • Ces quantités d'agent hydratant et d'agent gélifiant confèrent à la solution comprenant le cosmétique solide dissous une texture appropriée.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la composition comprend un régulateur de pH compris entre 3 % et 40 % en poids, par rapport au poids total de la composition, de préférence sélectionné dans un groupe comprenant : sodium gluconate, acide citrique anhydre, monosodium citrate. Cette quantité de régulateur de pH confère à la solution comprenant le cosmétique solide dissous un pH approprié.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la composition comprend un conservateur compris entre 5 % et 20 % en poids, par rapport au poids total de la composition, de préférence sélectionné dans un groupe comprenant : sodium benzoate, potassium sorbate, isopropyl methylphenol, sodium gluconate. Cette quantité de conservateur permet d'obtenir cosmétique facilement stockable.
  • L'invention propose enfin, un cosmétique solide à dissoudre en milieu aqueux obtenu par le compactage d'une composition telle que décrite ci-dessus en mettant en oeuvre le procédé décrit précédemment.
  • Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
    • DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
  • Sur les dessins annexés :
    • Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif de compactage selon l'invention dans lequel l'obturateur est en position de dégagement ;
    • Figure 2 est une vue schématique en coupe du dispositif de compactage de la figure 1 dans lequel l'obturateur est en position de fermeture ;
    • Figure 3 est une vue schématique de dessus du dispositif de compactage de la figure 1 dans lequel l'obturateur est en position de dégagement ;
    • Figure 4 est un schéma bloc d'une séquence d'étapes permettant la mise en oeuvre d'un procédé de compactage conforme à l'invention ;
    • Figure 5 est une représentation graphique schématique des vitesses de consigne des pistons du dispositif de compactage de la figure 1 au cours du compactage ;
    • Figure 6 est une représentation graphique schématique de la position des pistons du dispositif de compactage de la figure 1 au cours d'un cycle de compactage.
  • Un dispositif de compactage d'une poudre selon l'invention et désigné dans son ensemble par la référence 1 comprend :
    • une pluralité de chambres de compactage 11, chacune est destinée à recevoir une partie de la poudre 2, chaque chambre de compactage 11 comprenant une ouverture de remplissage 12 ;
    • une unité de compression 30 comprenant une pluralité de pistons 40 et au moins un actionneur 31, chaque piston 40 étant associé à une chambre de compactage 11 ;
    • un obturateur 20 mobile entre une position de fermeture dans laquelle l'obturateur 20 obture chaque ouverture de remplissage 12 et une position de dégagement dans laquelle l'obturateur est situé à distance de chaque ouverture de remplissage 12.
  • La poudre est ici une composition rendue pulvérulente par broyage ou par pulvérisation. La poudre présente par exemple une granulométrie inférieure à 1 mm. La poudre 2 est une composition pulvérulente qui comprend des particules et qui est ici destinée à la fabrication de cosmétiques solides. La composition pulvérulente se présente dans un état dispersé avant son compactage par le dispositif de compactage 1, il y est alors fait référence par la suite sous le terme de « poudre ». Après son compactage par le dispositif de compactage 1, il est fait référence à la composition pulvérulente sous le terme de « cosmétique solide ». Bien entendu, ce terme n'est pas limitatif et doit être considéré comme équivalent à bloc compacté dans le cadre de la fabrication de détergents ou de compléments alimentaires.
  • Chaque chambre de compactage 11 lorsqu'elle est remplie par ladite partie de la poudre 2 permet de fabriquer un cosmétique solide. Dans la suite de l'exposé, cette partie de la poudre 2 remplissant la chambre de compactage 11 est plus simplement désignée comme « la poudre » remplissant la chambre de compactage 11.
  • Comme cela apparait sur les figures 1 et 2, le dispositif de compactage 1 comprend aussi une structure support 3 maintenant solidairement les chambres de compactage 11, l'obturateur 20 et l'unité de compression 30 de manière à rattraper les efforts de l'unité de compression 30 pour assurer le compactage de la poudre 2 contre l'obturateur 20. Comme le montre la figure 3, le dispositif de compactage 1 comprend ici deux actionneurs 31.
  • Chaque chambre de compactage 11 présente une forme générale cylindrique en ce qu'elle comprend une surface interne qui est cylindrique et dont les génératrices s'étendent parallèlement à une direction principale D1 qui est ici la direction verticale (correspondant à la direction haut-bas sur les figures 1 et 2). Les chambres de compactage 11 seront désignées par la suite indifféremment par les termes « cylindres de compactage » 11 ou « chambres de compactage » 11. Les cylindres de compactage 11 apparaissent en trait pointillé sur les figures 1 et 2, chaque trait pointillé représente plus particulièrement une génératrice d'un cylindre de compactage 11.
  • Le dispositif de compactage 1 comprend de préférence au moins deux chambres de compactage 11 et de préférence plus de dix chambres de compactage 11. A titre d'exemple, le dispositif de compactage 1 comprend soixante chambres de compactage 11 réparties selon une matrice de quinze par quatre. Avantageusement, avec plusieurs chambres de compactage 11, le dispositif de compactage 1 est particulièrement adapté à la production en série de cosmétiques solides. Le dispositif de compactage 1 permet par exemple de produire entre 1 et 100 cosmétiques solides par minutes.
  • Comme le montre la figure 1, chaque cylindre de compactage 11 comprend deux ouvertures opposées situées respectivement au niveau de ses deux bases. Chaque cylindre de compactage 11 comprend ainsi une ouverture de remplissage 12, par laquelle la poudre 2 est mise dans le cylindre de compactage 11, et une ouverture de travail 13 par laquelle passe le piston 40 associé. Les ouvertures de remplissage 12 sont situées au-dessus, et ici à la verticale, des ouvertures de travail 13.
  • De préférence, chaque cylindre de compactage 11 présente plus spécifiquement une surface interne s'étendant selon un cylindre de révolution dont le diamètre est compris entre 10 mm et 30 mm. Les cosmétiques solides produits sont alors en forme de cylindre de révolution. La longueur des cylindres de compactage 11, c'est-à-dire leur dimension selon la direction principale D1, est par exemple comprise entre 5 mm et 200 mm.
  • En variante, les cylindres de compactage peuvent présenter une section droite transversale d'une autre forme comme une section hexagonale ou rectangulaire.
  • Comme cela apparait sur la figure 1, le dispositif de compactage 1 comprend un bloc-cylindres 10 au sein duquel les cylindres de compactage 11 sont maintenus ou aménagés. Le bloc-cylindres 10 est ici une pièce support de forme globalement parallélépipédique. De préférence, tous les cylindres de compactage 11 installés au sein du bloc-cylindres 10 sont identiques.
  • Comme représenté en figure 1, le bloc-cylindres 10 présente une face de remplissage 14 sensiblement plane et qui s'étend sensiblement horizontalement. Chaque ouverture de remplissage 12 débouche au niveau de la face de remplissage 14.
  • Les cylindres de compactage 11 sont plus spécifiquement montés de façon amovible dans le bloc-cylindres 10. Chaque cylindre de compactage 11 est ainsi formé par un fourreau interchangeable, ce qui permet d'adapter la forme que l'on souhaite donner au cosmétique solide. Il est ainsi possible de monter des cylindres de compactage de section rectangulaire ou carrée pour former des cosmétiques solides parallélépipédiques. Il est en outre prévu des moyens de fixation des cylindres sur le bloc-cylindres 10, par exemple des taraudages et passages dans les cylindres de compactage 11 et dans le bloc-cylindres 10 de façon à solidariser ces derniers au moyen de vis.
  • Les cylindres de compactage 11, c'est-à-dire ici les fourreaux, sont réalisés en matériau métallique tel que par exemple de l'aluminium, de l'acier inoxydable ou du polytétrafluoroéthylène.
  • En variante, les cylindres de compactage pourraient être formés par des alésages traversant un bloc-cylindres plein.
  • Les pistons 40 sont positionnés à l'opposé des ouvertures de remplissage 12. Les pistons 40 sont mobiles à travers les ouvertures de travail 13.
  • Comme le montre la figure 1, l'unité de compression 30 comprend une plaque support 32 sur laquelle sont montés les pistons 40. Les pistons 40 sont ici montées sur une face avant 33 de la plaque support 32. Les actionneurs 31 exercent quant à eux leur effort au niveau d'une face arrière 34 de la plaque support 32 opposée à la face avant 33. Les faces 33, 34 de la plaque support 32 s'étendent ici sensiblement horizontalement.
  • Chaque piston 40 comprend plus particulièrement une tête 41, dont la forme est adaptée au ou complémentaire de celle du cylindre de compactage 11 correspondant, et une tige 42. Chaque tête 41 présente ainsi ici une forme cylindrique de diamètre égal au diamètre du cylindre de compactage 11 associé, à un jeu près pour permettre l'emboitement dans ce dernier. Les tiges 42 présentent ici une largeur, correspondant à une dimension selon une direction orthogonale à la direction principale D1, inférieure au diamètre des têtes 41.
  • De même que les cylindres de compactage 11, les pistons 40 sont également interchangeables. Pour cela, les pistons 40 sont par exemple fixés de manière amovible sur la plaque support 32. De préférence, seules les têtes 41 des pistons 40 sont interchangeables, les tiges restant quant à elles fixées à la plaque support 32. Les têtes 41 peuvent par exemples êtres vissées sur les tiges 42.
  • Les têtes 41 des pistons 40 sont réalisées en polytétrafluoroéthylène (PTFE), ce qui limite les frottements dans les cylindres de compactage 11. Les tiges 41 sont par exemple réalisées en aluminium, en acier ou en acier inoxydable.
  • Comme schématisé en figure 2, chaque piston 40 est adapté à être déplacé par les actionneurs 31 dans le cylindre de compactage 11 correspondant, c'est-à-dire dans son cylindre de compactage 11 associé. La figure 2 illustre un état du dispositif de compactage 1 dans lequel les têtes 41 des pistons 40 sont situées environ à mi-chemin entre les ouvertures de travail 13 et les ouvertures de remplissage 12.
  • Chaque piston 40 est plus spécifiquement adapté à être déplacé selon une génératrice de son cylindre de compactage 11 associé. Les pistons 40 sont ainsi tous adaptés à être déplacés selon la direction principale D1.
  • Les pistons 40, en étant déplacés par les actionneurs 31, permettent le compactage de la poudre 2 remplissant les cylindres de compactage 11 contre l'obturateur 20, celui-ci étant alors en position de fermeture.
  • Les actionneurs 31 sont par exemple des vérins électriques à vis ou des vérins hydrauliques. Ainsi, l'unité de compression 30 est adaptée à exercer, par cylindre de compactage 11, sur la poudre 2 remplissant ce dernier, au moins l'un parmi :
    • une charge comprise entre 50 kg et 400 kg ;
    • un taux de compression compris entre 50 % et 95 % ;
    • une pression comprise entre 1 bar et 20 bar.
  • L'unité de compression 30 comprend aussi une unité de commande 35 comprenant au moins un processeur, au moins une mémoire, au moins une interface de commande d'actionneurs ainsi qu'une interface de communication avec des capteurs ou des moyens de mesures. L'unité de commande est programmée pour piloter les actionneurs 31. L'unité de commande 35 est en particulier adaptée à commander les actionneurs 31 de manière à imposer une vitesse de déplacement déterminée aux pistons 40.
  • L'unité de compression 30 peut aussi comprendre un moyen de mesure d'une force exercée par les actionneurs 31 sur la plaque support 32, et donc indirectement sur chaque piston 40. Ce moyen de mesure d'une force est par exemple un circuit électronique permettant de mesurer l'intensité et/ou la tension du courant électrique fourni aux actionneurs 31 pour les faire fonctionner.
  • L'unité de commande 35 est alors programmée pour déterminer, sur la base de cette force exercée par les actionneurs 31 sur la plaque support 32, la vitesse de déplacement des pistons 40.
  • L'unité de compression 30 peut aussi comprendre un moyen de mesure d'une course des pistons 40. Ce moyen de mesure de la course est par exemple un intégrateur intégrant la vitesse des pistons 40 au cours du temps sur la base du courant électrique fourni aux actionneurs 31. Ce moyen de mesure de la course peut aussi être un capteur de déplacement mesurant le déplacement des actionneurs 31 ou encore de la plaque support 32.
  • L'unité de commande 35 est alors programmée pour déterminer, sur la base de cette course, la vitesse de déplacement des pistons 40. L'unité de commande 35 est par exemple programmée au moyen d'instructions renseignées manuellement par un opérateur (par exemple via des vitesses de consigne comme décrit par la suite). En d'autres termes, l'unité de commande 35 est adaptée à contrôler la vitesse des pistons 40 en fonction d'un taux de compression, lui-même déterminé sur la base d'une différence entre une position de départ des pistons 40, avant le compactage, et une positon instantanée des pistons 40 au cours du compactage.
  • Comme le montrent les figures 1 et 2, l'obturateur 20 comprend une face de compactage 21 sensiblement plane. La face de compactage 21 est conçue pour s'étendre au contact de la face de remplissage 12 du bloc-cylindres 10 lorsque l'obturateur 20 est en position de fermeture. En position de fermeture, la face de compactage 21 s'étend plus spécifiquement contre la face de remplissage 14 de manière à obturer les ouvertures de remplissage 12. On entend ici par « obturer » que l'obturateur 20 ferme, au niveau des ouvertures de remplissage 12, les cylindres de compactage 11 de manière à empêcher la poudre 2 d'en sortir mais permet tout de même à l'air présent dans les cylindres de compactage 11 de s'échapper. En d'autres termes « obturer » signifie ici rendre hermétique à la poudre 2 mais pas à l'air.
  • L'obturateur 20 présente par exemple une forme de plaque dont l'épaisseur, ici sa dimension selon la direction principale D1, est suffisamment grande pour résister au compactage de la poudre 2, c'est-à-dire ici pour ne pas se déformer lors du compactage. L'épaisseur de l'obturateur 20 est par exemple comprise entre 3 mm et 200 mm. L'obturateur 20 peut être réalisé en matériau métallique, par exemple en acier inoxydable, en polytétrafluoroéthylène ou par une combinaison de ces matériaux.
  • L'obturateur 20 est mobile entre la position de dégagement, telle que représentée sur la figure 1 et sur la figure 3, et la position de fermeture telle que représentée sur la figure 2. En position de dégagement, l'obturateur 20 laisse accessibles les ouvertures de remplissage 12, ce qui permet de remplir les cylindres de compactage 11 ou à l'inverse d'en sortir les cosmétiques solides.
  • Comme schématisé sur les figures 1 et 2, l'obturateur 20 est plus spécifiquement mobile parallèlement à la face de remplissage 14 du bloc-cylindres, et plus spécifiquement au contact de cette dernière. Ainsi, l'obturateur 20 est mobile horizontalement, c'est-à-dire selon un plan sensiblement orthogonal à la direction principale D1. Cela permet notamment d'assurer un décollement efficace des cosmétiques solides de la face de compactage 21 de l'obturateur 20 contre laquelle ils ont été compactés. L'obturateur 20 est ici mobile en translation, selon une direction orthogonale à la direction principale D1, ce qui simplifie sa mise en oeuvre.
  • L'obturateur 20 est ici monté sur la structure support 3 au moyen de rails de guidage 22. De préférence, comme le montre la figure 3, deux rails 22 sont situés latéralement, c'est-à-dire le long des deux côtés opposés de la face de compactage 21 qui s'étendent selon la direction de translation de l'obturateur 20. Comme illustré en figure 3, cela permet de laisser facilement accessible le bloc-cylindres 10 lorsque l'obturateur 20 est en position de dégagement.
  • Pour déplacer l'obturateur 20, le dispositif de compactage 1 comprend par exemple un actionneur dédié (non représenté) lui-aussi piloté par l'unité de commande 35.
  • Le dispositif de compactage 1 permet de mettre en oeuvre le procédé de compactage représenté en figure 4. Le procédé de compactage comprend les étapes principales suivantes :
    • le remplissage des cylindres de compactage 11 par la poudre 2 ;
    • le déplacement de l'obturateur 20 de la position de dégagement à la position de fermeture ;
    • le compactage de la poudre 2 par déplacement des pistons 40 dans les cylindres de compactage 11.
  • Le procédé de compactage s'inscrit ici dans le cadre d'un procédé plus large de fabrication de cosmétiques solides ou de blocs solides de poudre compactée. Ce procédé de fabrication de cosmétiques solides comprend deux phases principales : une première phase de préparation de la poudre 2 et une seconde phase de compactage de la poudre 2.
  • La phase de compactage de la poudre 2 au moyen du dispositif de compactage 1, c'est-à-dire le remplissage des chambres de compactage 11 par la poudre et le compactage de poudre en lui-même, dure par exemple entre 10 secondes et 1 minute.
  • La première phase peut comprendre le broyage d'ingrédients solides et/ou le mélange d'ingrédients déjà sous forme pulvérulente. La composition de la poudre 2 est décrite en détail ultérieurement. On peut toutefois noter à ce stade que le dispositif de compactage 1 et le procédé de compactage permettent de compacter efficacement des poudres dont la proportion de liquide n'est pas négligeable, par exemple car elle est supérieure à 2 % en poids, qui sont difficiles à compacter avec les dispositifs selon l'art antérieur.
  • La seconde phase de compactage de la poudre 2 correspond à la mise en oeuvre du procédé de compactage présenté en figure 4.
  • Ainsi, le procédé de compactage débute par l'étape E1 de remplissage des cylindres de compactage 11 par la poudre 2. Le remplissage peut être effectué de façon automatisée, par exemple à l'aide d'un injecteur monté sur un bras robotisé et relié à un réservoir rempli par la poudre 2, ou de façon manuelle par un opérateur.
  • Lors du remplissage, les pistons 40 sont positionnés à une position de départ PD à l'intérieur et en bas des cylindres de compactage 11, c'est-à-dire à proximité des ouvertures de travail 13. La position de départ PD est ici prédéterminée en fonction de la quantité de poudre 2 souhaitée pour former les cosmétiques solides. Elle est par exemple déterminée en considérant la masse finale que doit faire un cosmétique solide et la densité de la poudre 2. La masse de poudre 2 déposée dans chaque cylindre de compactage 11 est par exemple comprise entre 2 g et 40 g.
  • De préférence, un volume de poudre 2 supérieur au volume de la totalité des cylindres de compactage 11 est utilisé pour s'assurer que chaque cylindre de compactage 11 est complètement rempli. Le surplus de poudre 2 est ensuite récupéré pour être réutilisé. Avantageusement, le surplus de poudre 2 peut être récupéré par le déplacement de l'obturateur 20 de la position de dégagement à la position de fermeture (cf. étape suivante).
  • Le procédé se poursuit ensuite par l'étape E2 de fermeture des ouvertures de remplissage 12. Pour cela, l'actionneur dédié translate l'obturateur 20 de la position de dégagement à la position de fermeture. A la fin de l'étape E2, dans chaque cylindre de compactage 11, la poudre 2 est interposée entre le piston 40 correspondant et l'obturateur 20.
  • Ensuite, le procédé continue à l'étape E3 de compactage de la poudre 2 comprise dans chaque cylindre de compactage 11. Au cours de l'étape E3, l'unité de commande 35 détermine notamment la vitesse de déplacement des pistons 40.
  • De façon remarquable, le compactage, c'est-à-dire le déplacement des pistons 40 de la position de départ PD à une position finale PF, comprend deux phases P1, P2 successives telles que représentées sur les figures 5 et 6. Le compactage comprend aussi le démarrage et l'arrêt des pistons 40 qui ont lieu respectivement avant et après les deux phases P1, P2. La position finale PF correspond à la position des pistons 40 à la fin du compactage de la poudre 2, dans le sens où, à la position finale PF, les cosmétiques solides sont formés. Elle correspond ainsi à un taux de compression finale de la poudre 2. La figure 6 illustre ici la course des pistons 40 le long de la direction principale D1.
  • Le compactage commence par une phase initiale P1 qui se caractérise par l'expulsion de l'air présent dans la poudre et dans les cylindres de compactage 11. Comme le montre la figure 6, lors de la phase initiale P1, les pistons 40 avancent rapidement. Les pistons 40 sont alors déplacés par les actionneurs 31 selon une première vitesse de consigne appelée vitesse d'expulsion V1 qui est déterminée par l'unité de commande 35. Elle est sélectionnée pour expulser rapidement la majorité de l'air contenu dans la poudre 2. Après un état transitoire très court dû à leur démarrage, les pistons 40 avancent globalement à la vitesse d'expulsion V1 au cours de la phase initiale. Au cours de la phase initiale, la vitesse d'expulsion peut être constante, telle que représentée sur la figure 5, ou varier, par exemple linéairement, dans un intervalle donné.
  • L'unité de commande 35 est par exemple programmée pour imposer la vitesse d'expulsion V1 aux pistons 40 jusqu'à ce que la course des pistons 40, mesurée grâce au moyen de mesure d'une course des pistons 40, atteigne une première valeur seuil. De manière équivalente, les pistons 40 peuvent être déplacés à la vitesse d'expulsion V1 jusqu'à ce qu'un taux de compression atteigne une seconde valeur seuil, par exemple comprise entre 50 % et 90 %. Les première et seconde valeurs seuils dépendent par exemple de la densité de la poudre 2 ou d'une quantité de promoteur de compactage au sein de la poudre 2.
  • Comme le montre la figure 5, la phase initiale P1 continue jusqu'au temps d'inversion T correspondant au moment à partir duquel la course des pistons 40 est supérieure à la première valeur seuil (ou le taux de compression supérieur à la seconde valeur seuil).
  • Sur la figure 6, le temps d'inversion T correspond à la position intermédiaire PI des pistons 40. Dans l'exemple de la figure 6, la seconde valeur seuil (qui est relative au taux de compression) est approximativement de 65 %. Le taux de compression est ici calculé comme le ratio de i) la différence entre la position instantanée et la position de départ PD des pistons 40, sur ii) la différence entre une position d'affleurement PA (lorsque les pistons 40 sont au niveau des ouvertures de remplissage 12) et la position de départ PD des pistons 40.
  • Au temps d'inversion T, débute alors une phase subséquente P2 de compression de la poudre qui se caractérise notamment par la déformation plastique des particules composant la poudre 2 de manière à assurer leur agglomération par frittage. Les pistons 40 sont alors déplacés par les actionneurs 31 selon une deuxième vitesse de consigne appelée vitesse de compression V2 qui est déterminée par l'unité de commande 35. De façon remarquable, au cours de la phase subséquente P2, la vitesse de compression V2 est strictement inférieure à la vitesse d'expulsion V1. Lorsque la vitesse d'expulsion V1 est comprise dans un intervalle donné, la vitesse de compression V2 est inférieure à la borne inférieure de cet intervalle donné.
  • Lorsque l'actionneur 31 est un vérin à vis entrainé par un moteur électrique la vitesse de rotation du moteur d'entrainement déterminant la vitesse d'expulsion V1 et la vitesse de compression V2 est par exemple comprise entre 500 et 4000 tours/minutes soit des vitesses comprises entre 1 mm/s et 400 mm/s (millimètres/secondes). De préférence, la vitesse d'expulsion V1 et la vitesse de compression V2 sont comprises entre 100 mm/s et 250 mm/s. La vitesse de compression V2 est par exemple deux fois plus faible que la vitesse d'expulsion V1.
  • Cette avance plus lente des pistons 40 permet d'obtenir un compactage homogène de la poudre 2. La demanderesse a en effet démontré qu'une vitesse de compression V2 trop élevée induit un gradient de compactage dans le cosmétique solide, ce dernier étant de plus en plus compact vers l'extrémité située contre l'obturateur 20. Cette avance plus lente vise à se rapprocher d'un processus quasi-statique et à atteindre une compression élevée, par exemple supérieure à 80%.
  • A titre d'exemple, lorsque les actionneurs 31 comprennent des vérins à vis entrainés par un moteur électrique, le temps d'inversion T peut aussi correspondre au moment à partir duquel, un couple exercé par le moteur électrique devient supérieur à une troisième valeur seuil. En effet, pendant la période d'expulsion de l'air, la poudre 2 oppose peu de résistance au mouvement des pistons. Une fois que la phase subséquente P2 commence, la poudre 2 oppose une grande résistance, il est alors préférable que le couple fourni soit supérieur à celui de la phase initiale P1. La troisième valeur seuil peut être exprimée de façon absolue ou en pourcentage d'un couple nominal des actionneurs 31.
  • Lors d'un compactage, la phase initiale P1 correspond par exemple à 50 % à 80 % de la course totale des pistons 40, entre la position de départ et la position finale PF. La phase initiale P1 dure, par exemple, entre 500 millisecondes et 5000 millisecondes. La phase subséquente P2 correspond par exemple à 20 % à 50 % de la course totale des pistons 40. De même, la phase subséquente P2 dure, par exemple, entre 500 millisecondes et 5000 millisecondes. Comme le montre la figure 6, la phase subséquente P2 est par exemple de deux à trois fois plus courte que la phase initiale P1.
  • La phase initiale P1 et la phase subséquente P2 apparaissent sur la figure 6 qui représente la position des pistons 40 le long de la direction principale D1 au cours d'un cycle complet de compactage, dans le sens où les pistons 40 partent de et reviennent à la position de départ PD.
  • Comme le montre la figure 6, la majorité de la course totale des pistons 40 (entre la position de départ PD et la position finale PF) à lieu lors de la phase initiale P1 entre la position de départ PD et la position intermédiaire PI. Il apparait bien sur la figure 6 que la partie restante de la course totale des pistons 40 (partie qui est minoritaire) est effectuée, lors de la phase subséquente P2, à une vitesse inférieure à celle de la phase initiale P1. La pente de la courbe est en effet plus faible lors de la phase subséquente P2.
  • Il est ici prévu que, lors de la phase subséquente P2, les actionneurs 31 délivrent un couple supérieur à celui délivré lors de la phase initiale P1.
  • A la fin de l'étape E3, la poudre 2 est compactée, le cosmétique solide est donc formé.
  • Avantageusement, le procédé comprend ensuite une étape E4 au cours de laquelle les pistons 40 effectuent un court mouvement de retrait. Cela signifie ici que les actionneurs 31 déplacent les pistons 40 à l'opposé de l'obturateur 20, par exemple sur une distance comprise entre 0,2 mm et 2 mm. Cela permet de relâcher la pression exercée par les cosmétiques solides sur l'obturateur 20. Dans l'exemple de la figure 6, les pistons 40 effectuent un mouvement de retrait de la position finale PF à la position intermédiaire PI. Ce retrait peut être effectué à une vitesse supérieure à la vitesse d'expulsion V1.
  • Comme le montre la figure 4, le procédé comprend ensuite une étape E5 de translation de l'obturateur 20 de la position de fermeture à la position de dégagement.
  • A l'étape E6, les cosmétiques solides peuvent alors être sortis des cylindres de compactage 11. Ici, comme le montre la figure 6, l'étape E6 comprend le déplacement des pistons 40 par les actionneurs 31 en direction des ouvertures de remplissage 12 de façon à faire ressortir du bloc-cylindres 10 au moins une partie des cosmétiques solides. Les cosmétiques solides peuvent alors facilement être saisis, par exemple manuellement par l'opérateur.
  • Les pistons 40 peuvent aussi être déplacés jusqu'aux ouvertures de remplissage 12 de sorte à affleurer avec la face de remplissage 14 du bloc-cylindres 10. Dans l'exemple de la figure 6, les pistons 40 sont ainsi déplacés de la position intermédiaire PI jusqu'à la position d'affleurement PA.
  • Pour automatiser davantage le procédé, les cosmétiques solides peuvent alors être déplacés, ou en d'autres termes balayés, par l'obturateur 20 vers un réceptacle.
  • Le procédé de compactage se termine ici par une étape E7 de retour des pistons 40 à la position de départ PD. Comme le montre la figure 6, ce retour peut être effectué à une vitesse élevée, par exemple deux à trois fois plus grande que la vitesse d'expulsion V1.
  • Le procédé décrit ci-dessus est commandé par l'unité de compression 30 et en particulier par l'unité de commande 35. L'unité de commande 35 comprend notamment en mémoire des instructions, sous forme de lignes de code, qui, lorsqu'elles sont exécutées par le processeur, permettent d'implémenter les étapes E2 à E7.
  • La composition pulvérulente, c'est-à-dire la poudre 2, fabriquée lors de la première phase peut par exemple permettre de fabriquer des cosmétiques solides à reconstituer en milieu aqueux par exemple pour dentifrice, shampooing, gel douche, savon liquide, crème de visage, eau micellaire ou encore bain de bouche. « A reconstituer en milieu aqueux » signifie ici que les cosmétiques solides sont destinés à être réhydratés dans un volume d'eau afin de générer un cosmétique visqueux ou en solution.
  • Afin d'augmenter la résistance des cosmétiques solides, la composition pulvérulente comprend un promoteur de compactage qui a pour rôle d'améliorer le compactage des particules composant la poudre les unes contre les autres. Le promoteur de compactage est ici compris entre 5 % et 30 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
  • Le promoteur de compactage peut comprendre un ou plusieurs agents compactants sous forme solide tels que le zinc citrate, le maltrodextrine, le trisodium ou le citrate dihydra. Les agents compactants sous forme solide représentent entre 2 % et 30 % du poids total de la composition.
  • Le promoteur de compactage peut comprendre un ou plusieurs agents compactants sous forme liquide tels que le maltinol, des arômes ou des parfums, par exemple des huiles essentielles. On entend ici par « sous forme liquide » que ces agents compactant sont ajoutés à la composition alors qu'ils sont en solution. Les agents compactants sous forme liquide représentent entre 2 % et 10 % du poids total de la composition. Il doit être remarqué que les agents promoteurs de compactage peuvent également avoir une autre fonction dans le cadre de composition pulvérulente. Il en est de même pour les agents effervescents, agents hydratants, agents gélifiants, régulateurs de pH ou conservateurs qui peuvent être compris dans la composition.
  • Ici, les agents compactants sous forme liquide sont non-aqueux dans le sens où ils sont dissous dans un solvant organique tel qu'une huile, ils ne sont donc pas en phase aqueuse. De tels agents compactants non-aqueux permettent d'améliorer la conservation des cosmétiques solides.
  • Une grande majorité des particules comprises dans la composition, par exemple au moins 95 % d'entre elles, présentent une granulométrie inférieure à 1 mm.
  • A titre d'exemple, une composition pulvérulente selon l'invention permettant d'obtenir un cosmétique solide pour dentifrice comprend par exemple, en pourcentage de son poids total :
    • 11,5 % d'agent hydratant ;
    • 7 % de promoteur de compactage ;
    • 12,5 % d'agent effervescent ;
    • 5 % de conservateur ;
    • 10 % de tensioactif ;
    • 8 % d'agent abrasif ;
    • 10,5 % de régulateur de pH ;
    • 18 % de gélifiant ;
    • des arômes, agents actifs ou agents texturant en proportion variable.
  • Encore à titre d'exemple, une composition pulvérulente selon l'invention permettant d'obtenir un cosmétique solide pour gel douche comprend par exemple, en pourcentage de son poids total :
    • 10,2 % de promoteur de compactage ;
    • 12,5 % d'agent effervescent ;
    • 12 % de conservateur ;
    • 50 % de tensioactif ;
    • 7,5 % de régulateur de pH ;
    • 12 % de gélifiant ;
    • des arômes, parfums ou colorants en proportion variable.
  • La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l'invention, par exemple en ce qui concerne la forme des cylindres de compactage ou leur nombre, ou encore le type ou le nombre d'actionneur.

Claims (15)

  1. Dispositif de compactage (1) d'une poudre (2) pour la fabrication de cosmétiques solides comprenant :
    - une chambre de compactage (11) qui est destinée à recevoir la poudre (2) et qui comprend une ouverture de remplissage (12) ;
    - une unité de compression (30) comprenant un piston (40) et un actionneur (31), le piston (40) étant positionné à l'opposé de l'ouverture de remplissage (12) et étant adapté à être déplacé en translation dans la chambre de compactage (11) par l'actionneur (31) selon une direction principale (D1);
    - un obturateur (20) mobile selon un plan sensiblement orthogonal à la direction principale (D1) entre une position de fermeture dans laquelle l'obturateur (20) obture l'ouverture de remplissage (12) et une position de dégagement dans laquelle l'obturateur (20) est situé à distance de l'ouverture de remplissage (12).
  2. Dispositif de compactage (1) selon la revendication 1, dans lequel la direction principale (D1) est sensiblement verticale, l'ouverture de remplissage (12) étant située au-dessus du piston (40).
  3. Dispositif de compactage (1) selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'unité de compression (30) comprend :
    - un moyen de mesure d'une force exercée par l'actionneur (31) sur le piston (40) ;
    - une unité de commande (35) programmée pour déterminer, sur la base de la force, une vitesse de déplacement du piston (40).
  4. Dispositif de compactage (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'unité de compression (30) comprend :
    - un moyen de mesure d'une course du piston (40) ;
    - une unité de commande (35) programmée pour déterminer, sur la base de la course, au moins l'un parmi une vitesse de déplacement du piston (40) et une force exercée par l'actionneur (31) sur le piston (40).
  5. Dispositif de compactage (1) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une structure support (3) sur laquelle sont fixés l'obturateur (20) et l'actionneur (31), la chambre de compactage (11) et le piston (40) étant maintenus de façon amovible par rapport à la structure support (3).
  6. Dispositif de compactage (1) selon l'une des revendications 1 à 5 comprenant :
    - une pluralité de chambres de compactage (11), chacune destinée à recevoir une partie de la poudre (2) et comprenant chacune une ouverture de remplissage (12) ;
    - un obturateur (20) mobile entre une position de fermeture dans laquelle l'obturateur (20) obture toutes les ouvertures de remplissage (12) et une position de dégagement dans laquelle l'obturateur (20) est situé à distance de toutes les ouvertures de remplissage (12) ;
    - une unité de compression (30) comprenant une pluralité de pistons (40) et au moins un actionneur (31), chaque piston (40) étant positionné à l'opposé d'une des ouvertures de remplissage (12) et étant adapté à être déplacé par l'actionneur (31) dans la chambre de compactage (11) correspondant.
  7. Dispositif de compactage (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel unité de compression (30) est adaptée à exercer sur la poudre (2) reçue par chaque chambre de compactage (11) au moins l'une des contraintes mécaniques suivantes :
    - une charge comprise entre 50 kg et 400 kg ;
    - un taux de compression compris entre 50 % et 95 % ;
    - une pression comprise entre 1 bar et 20 bar.
  8. Procédé de compactage d'une poudre (2) pour la fabrication de cosmétiques solides comprenant :
    - le remplissage d'une chambre de compactage (11) par la poudre (2), le remplissage étant effectué par une ouverture de remplissage (12) de la chambre de compactage (11) ;
    - le déplacement d'un obturateur (20) d'une position de dégagement, dans laquelle l'obturateur (20) est situé à distance de l'ouverture de remplissage (12), à une position de fermeture, dans laquelle l'obturateur (20) obture l'ouverture de remplissage (12) ;
    - le compactage de la poudre (2) par déplacement d'un piston (40) dans la chambre de compactage (11), le compactage comprenant une phase initiale (P1) d'expulsion d'air au cours de laquelle une première vitesse de consigne (V1) est imposée au piston (40) et une phase subséquente (P2) de compression de la poudre (2) au cours de laquelle une deuxième vitesse de consigne (V2), non nulle et inférieure à la première vitesse de consigne (V1), est imposée au piston (40).
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel lorsqu'une force exercée par un actionneur (31) sur le piston (40) ou une course du piston (40) est inférieure à une valeur seuil, la première vitesse de consigne (V1) est imposée au piston (40) et lorsque la force exercée par l'actionneur (31) sur le piston (40) ou une course du piston (40) est supérieure à la valeur seuil, la deuxième vitesse de consigne (V2) est imposée au piston (40).
  10. Procédé selon l'une des revendications 8 à 9, comprenant, après le compactage, le déplacement du piston (40) à l'opposé de l'ouverture de remplissage (12).
  11. Procédé selon la revendication 10, comprenant, après un déplacement de l'obturateur (20) de la position de fermeture à la position de dégagement, un déplacement du piston (40) en direction de l'ouverture de remplissage (12).
  12. Procédé selon l'une des revendications 8 à 11, dans lequel la poudre est une composition pulvérulente à compacter pour la fabrication de cosmétiques solides à dissoudre en milieu aqueux comprenant un promoteur de compactage qui comprend un agent compactant sous forme solide ou un agent compactant sous forme liquide, le promoteur de compactage étant compris entre 5 % et 30 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
  13. Procédé selon la revendication 12, dans laquelle l'agent compactant sous forme solide est compris entre 2 % et 30 % en poids, par rapport au poids total de la composition et est de préférence sélectionné dans un groupe comprenant : zinc citrate, maltrodextrine, trisodium citrate dihydra.
  14. Procédé la revendication 12 ou 13, dans laquelle l'agent compactant sous forme liquide est compris entre 2 % et 10 % en poids, par rapport au poids total de la composition et est de préférence sélectionné dans un groupe comprenant : maltitol, un arôme, un parfum.
  15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, dans laquelle l'agent compactant sous forme liquide n'est pas en phase aqueuse.
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