Brevet FR2027642A1 — publié le 19701002

La présente invention concerne des compositions fluides de collage permettant de coller des membranes cellulosiques imprégnées d'eau sans produire d'altération exagérée de ces membranes telles qu'une frisure, un changement de dimension ou une perte 5 d'efficacité. les procédés dits "d'osmose inversée" pour purifier les eaux saumâtres, et même franchement salées, prennent une importance croissante. Dans les procédés d'osmose inversée, on utilise une membrane spéciale ayant la particularité de permettre le 10 passage d'une eau relativement pure, tout en empêchant le passage du sel et des autres produits dissous, quand on la soumet à une pression de l'ordre de plusieurs mégapascals du côté où se trouve l*eau à purifier ; cette opération peut durer longtemps. L'eau purifiée filtre lentement à travers la membrane sous l'influence 15 de la pression et est utilisable à des applications variées. Dans, certains cas, par exemple dans l'industrie des jus de fruits, on utilise la fraction qui n'a pas traversé la membrane et qui est, par conséquent, concentrée. On a proposé diverses installations utilisant des membra-20 nés à osmose inversée, de types très variés. Actuellement, ce sont les membranes cellulosiques, par exemple en acétate de cellulose, préparées par des procédés spéciaux, qui sont, de loin, le plus utilisées. On trouvera des détails sur la préparation de ces membranes au brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 344 214 ainsi 25 qu'à la demande de brevet français 6905251, déposée le 28 février 1969, au nom d'Eastman Kodak Company. La plupart des installations industrielles utilisant ces membranes pour osmose inversée comprennent de grandes feuilles ou tubes de membrane dont la surface doit être absolument étanche mal-30 gré la forte pression utilisée. Or, la plupart des procédés de préparation de membranes pour osmose inversée utilisables industriellement ne permettent de préparer dans des conditions pratiques que des membranes de dimensions limitées ou des rouleaux de largeur limitée. Par conséquent, pour utiliser ces membranes dans 35 une installation industrielle, il est nécessaire d'en assembler plusieurs par collage. Les collures réalisées doivent être absolument parfaites pour être acceptables ; il faut notamment qu'elles aient une résistance mécanique suffisante pour résister aux pressions élevées qu'elles doivent subir. 40 Une caractéristique très particulière que doivent pré 69 45169 2027642 senter les compositions de collage utilisables pour ces membranes est leur aptitude à coller des membranes complètement saturées et mouillées d'eau. En effet, la plupart des membranes pour osmose inversée préparées en acétate de cellulose doivent être con-5 servées et utilisées sans jamais avoir été séchées, car le sécha-.ge altère fortement leurs propriétés spécifiques. C'est d'ailleurs pourquoi ces membranes sont généralement conservées dans des récipients pleins d'eau ou à la rigueur dans des récipients très humides. 10 Une autre caractéristique importante de ces compositions de collage est qu'elles doivent former une collure solide entre ces membranes gorgées d'eau sans que celles-ci se déforment, par exemple en formant des frisures. D'autre part, il est nécessaire que la composition de collage soit sous forme de liquide ou au 15 moins fluide et on ne peut pas utiliser la chaleur pour produire le collage définitif, sous peine de détérioration des membranes. En résumé, une composition de collage pour les membranes destinées à l'osmose inversée doit présenter des propriétés très spéciales. Pour une raison ou pour une autre, un certain nombre 20 de produits qui sembleraient utilisables pour faire ces collages, tels que de nombreux solvants de l'acétate de cellulose, ne conviennent pas. Par exemple, l'acétone est inutilisable parce qu' elle produit une frisure importante et un retrait inacceptable de la membrane. 25 L'invention a notamment pour objet un procédé pour col ler entre elles les membranes nouvelles destinées à l'osmose inversée, caractérisé en ce qu'il comprend l'application sur l'une au moins des membranes cellulosiques d'une composition adhésive qui contient : 30 0 ) ~ a-u moins environ 25/100, en masse, d'un solvant choisi dans le groupe formé par l'acétate de 2-éthoxyéthyle, la méthyl-éthylcétone ou un mélange de ces deux solvants, et (2) — au moins environ 2/100 en masse, d'un ou de plusieurs 35 polymères synthétiques solubles dans le solvant dé fini sous (1), compatible avec le dérivé cellulosique utilisé ;et accroissant la viscosité de la composition adhésive. L'invention a également pour objet une composition adhé-40 sive liquide formée de : 69 45169 3 2027642 (1) - au moins 25/100 in oasn d'un solvant choisi dans 1* groupe formé par l'acétate de 2-éthoxyéthyle, la mé-thyl-éthylcétone et le mélange de ces deux composé», et 5 (2) - au moins 2/100 en masse d'un polymère synthétique so- luble dans le mélange de solvants définis ci-dessus et compatibles avec l'acétate de cellulose et présentant une viscosité au moins égale à 0,01 Pl. Les solvants indiqués ci-dessus peuvent être les seuls 10 solvant s contenus dans les compositions de collage suivant l'invention. Néanmoins, les compositions peuvent contenir d'autres composés organiques à la seule condition qu'ils soient solubles et que leur présence n'altère pas sensiblement les résultats avantageux obtenus par utilisation des constituants (1) et (2) définis 15 ci-dessus. Par exemple ces compositions peuvent contenir des colorants qui rendent plus visibles les zones où la composition est appliquée, d'autres produits polymères, tels que ie poly(alpka-métkylstyrène). qui améliore les propriétés adhésivea quand il est présent en proportion comprise entre environ 2/1000 et envi-20 ron 7/100. La composition peut aussi contenir des pigments dispersés, si on le désire. Des exemples, non limitatif s,, de polymères gmthétiques définis sous (2) ci-dessus, comprennent les copolymères vinyliques et aeryliques qui peuvent être des copolymères simples ou des pre-25 duits greffés, notamment les acétates-carboxylates polyvinyliques, tels que les produits "Gelra" vendus par la firme Monsanto Company, ainsi que les résines aryl-sulfonamide-formaldéhyde telles que la résine "Santolite MHP" également vendue par la firme . Monsanto, ainsi que les polymères cellulosiques compatibles et 30 insolubles dans l'eau, ayant des viscosités intrinsèques au moins voisines de 0,2, notamment des acétates de cellulose. On peut aussi utiliser des mélanges de ces produits polymères. Il est recommandable que la quantité totale de polymère synthétique dans la composition adhésive suivant l'invention forme de 2/100 envi-35 ron à 40/100 environ, en masse, de cette composition. Il est 4 inversement recommandable que la quantité de solvant organique présente dans ces compositions forme de 60/100 environ à 98/100 environ de la masse de la composition. Une telle composition peut contenir aussi des plastifiants compatibles tels que le phtalate 40 dibutylique, le phtalate de butyle et de benzyle, etc., la 69 45169 4 2027642 proportion do ces plastifiants étant inférieur» à 10/100, en nasse, environ. Au présent mémoire, ion entend par "compatible" un produit qui satisfait à 1*essai suivant : on prépare deux solutions 5 de formule massique suivante : Solution 1 Solution 2 Acétate de 2-éthoxyéthyle ..95 80 * Aoétate de cellulose - 2,5 10 Produit à essayer .......... 2,5 10 10 On coule sur des plaques de verre des pellicules de ces solutions épaisses de 0,125 mm et on les laisse sécher à l'air, sans précaution particulière, pendant 24 h. Si les pellicules sont toutes deux transparentes après séchage, on considère que le produit essayé est compatible avec l'acétate de cellulose. 15 Sinon^on considère qu'il y a incompatibilité. Aux exemples suivants, toutes les proportions sont indiquées en parties en masse, sauf spécification contraire. 1XEMPLE 1 - On utilise la composition suivante : Acétate de cellulose 20 (teneur en aeétyle 40/100, viscosité intrinsèque 1) ..... 10 Acétate de 2-éthoxyéthyle 45 Xéthyléthylcétone 45 Viscosité 0,235 PI 25 On essuie avec du papier absorbant les lisières de deux membranes pour osmose inversée, qu'on vient juste de retirer de l'eau, de manière à-chasser l'excès d'eau de la surface et on ap-plique sur les deux membranes une petite quantité de la composition adhésive au moyen d'un pinceau. On presse doucement les 30 parties enduites l'une sur l'autre avec la main après mise en position convenable, le recouvrement étant de l'ordre de 3 mm. On place ensuite les membranes dans l'eau. Au bout de quelques minutes seulement, on obtient un collage solide. On essaye le collage dans un appareil pour osmose inver- * % '* 35 sée dans lequel on introduit iine solution aqueuse à -5/1000 de chlorure de sodium qu'on maintient sous pression de 4,2 MPa.pendant longtemps. Le débit et la composition du liquide traversant la membrane ne sont pas altérés par la présence de la col-lure. Ceci montre que la collure est parfaite car une simple 40 piqûre permettrait le passage d'une quantité notable de sel et COPY 69 45169 5 2027642 augmenterait considérablement la'teneur en sel du filtrat. EXEMPLES 2 à 10 - On opère de manière analogue à l'exemple 1, avec les compositions du tableau I ci-après et on obtient des résultats comparables. * T_A_B_L_E__A_JJ I - Constituants Visco Exemple Nature Proportion sité ( en mPl) 2 Acétate de cellulose (viscosité inhérente 1,6) Acétate de 2-éthoxyéthyle Copolymère vinylique et acrylique^ ^ Acétate de 2-éthoxyéthyle Copolymère vinylique et acrylique^^ Méthyl-éthyl-cétone Acétate de 2-éthoxyéthyle 10 90 920 3 10 20 1200 4 10 12 12 190 5 Acétate de cellulose Méthyl-éthyl-cétone ( 1 ) Copolymère vinylique et.acrylique ' Poly(«-méthyl-styrène) ^2) Acétate de 2-éthoxyéthyle 10 90 93 6 10 1 20 - 7 8 Acétate de cellulose Polyacrylate de méthyle Acétate de 2-éthoxyéthyle Colorant soluble rouge foncé Acétate-carboxylate de polyvinyle^^ résine aryl-sulfonamide formaldé-hyde (4) Acétate de 2-éthoxy-éthyle M é thy1-é thy1-c é t on e 5 5 80 0,1 10 10 60 20 9 Copolymère vinylique et acrylique Acétate de 2-éthoxyéthyle Phtalate dibutylique 10 20 1 1200 10 Acétate de cellulose Acétate de 2-éthoxyéthyle Méthyl-éthyl-cétone poly( Phtalate de butyle et de benzyle (1) produit "Sesyn 26-2404" vendu 10 45 45 1 1 250 par la firme National Starch and Chemical Corporation. (2) produit "Dow Resin 276-V2" vendu par la firme Dow Chemical Company (3) produit "Gelva C-3" vendu par la firme Monsanto Company (4) produit "Santolite MHP" vendu par la firme Monsanto Company. 69 45169 6 2027642 REVENDICATIONS - 1. — Procédé pour coller entre elles les membranes mouillées destinées à l'osmose inversée, caractérisé en ce qu'il comprend l'application sur l'une au moins des membranes cellulosiques 5 d'une composition adhésive qui contient : (1) - au moins environ 25/100 en masse, d'un solvant choisi dans le groupe formé par l'acétate de 2-éthoxyéthyle, la méthyl-éthylcétone ou un mélange de ces deux solvants, et 10 (2) - au moins environ 2/100, en masse, d'un ou de plusieurs polymères synthétiques solubles dans le solvant défini sous (1), compatible avec le dérivé cellulosique utilisé et accroissant la viscosité de la composition adhésive. 15 2. - Composition adhésive, caractérisée en ce qu'elle contient : (1) - au moins 25/100 en masse d'un solvant choisi dans le groupe formé par l'acétate de 2-éthoxyéthyle, la méthyl-éthylcétone et le mélange de ces deux composés, et (2) - au moins 2/100 en masse d'un polymère synthétique so-20 lubie dans le mélange de solvants définis ci-dessus et compatibles avec l'acétate de cellulose et présentant une viscosité au moins égale à 0,01 Pl. 3. - Composition adhésive conforme à la revendication 2, carac térisée en ce que le polymère synthétique est choisi dans 25 le groupe formé par l'acétate de cellulose, les résines aryl-sulfonamide-formaldéhyde, les copolymères vinyliques et acryliques, les acétates-carboxylates de polyvinyle et les mélanges de ces polymères. 4. - Composition adhésive conforme à l'une quelconque des reven-30 dications 2 et 3, caractérisée en ce que le constituant Cl) est un mélange de méthyléthylcétone et d'acétate de 2-éthoxyéthyle. 5. - Composition adhésive conforme à l'une quelconque des reven dications 2, 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle contient de 35 2/1000 à 7/100, en masse, de poly(alpha-méthyl-styrène).