Brevet FR2433965A1 — publié le 19800321

L'invention concerne un filtre à usage unique pour la filtration sous pression, comportant une partie supérieure équipée d'un manchon d'amenée, d'une partie inférieure équipée d'un manchon de sortie et d'un élément filtrant en forme de disque qui subdivise l'intérieur du bottier en compartiment de pression sur le coté de l'amenée et en compartiment réservé au filtrat, sur le coté de la sortie, de telle manière que les deux parties du bottier, en matière plastique, comportent chacune une collerette extérieure qui assure l'étanchéité et la résistance à la pression du boîtier. Cette invention vise également un procédé de fabrication d'un tel filtre à usage unique. Les expressions "filtre" et "filtration sous pression" ainsi que les expressions dérivées englobent, dans le cadre de l'invention, les procédés de filtration assimilés aux filtrations sous pression, tels que l'ultrafiltration et l'osmose inverse, d'une part, et la filtration sous l'effet de la pesanteur, d'autre part. Ces filtres à usage unique, utilisés pour la filtration sous pression, sont des articles fabriqués en masse. Généralement en matière plastique, ils présentent la forme d'une boîte plate, dont le diamètre varie entre I et 3 cm. Le filtre proprement dit, logé dans une telle boîte, est une membrane monocouche ou multicouche. Le support est généralement constitué par la partie inférieure du boîtier, mais peut être également un élément amovible. Les filtres à usage unique de ce type précis sont utilisés pour la filtration, à un haut niveau de fiabilité, de quantités de fluides relativement faibles, notamment pour la filtration stérile. Ils sont utilisés également pour l'analyse de petits prélèvements dans le domaine de la protection de l'environnement, pour la production de solutions de réaction de grande pureté dans le domaine des semi-conducteurs et pour les travaux traditionnels de filtration dans les laboratoires en général. Le point faible des filtres à usage unique du type précité se situe essentiellement au niveau de la fabrication, c'est-à-dire au niveau de l'assemblage entre la partie supérieure et la partie inférieure. Cette zone de raccordement doit être parfaitement étanche aux gaz et aux liquides, même sous l'effet des hautes pressions susceptibles de se produire dans le boîtier. Ces filtres à usage unique traditionnels résistent pratiquement à des pressions maximales de 5 bars, alors que pour certains travaux courants ils devraient pouvoir supporter des pressions > 10 bars. Pratiquement, l'homme de l'art peut réaliser sans difficultés majeures l'assemblage des parties composantes supérieure et inférieure, de manière que leur étanchéité résiste à des pressions égales ou supérieures à 10 bars.La difficulté réside dans la réalisation d'une telle zone d'assemblage étanche, dans le cadre de la fabrication en masse tout en maintenant les coûts de production au niveau minimum. Selon un procédé connu, un tel assemblage des deux parties du boîtier est obtenu en soudant, par un procédé d'ultra-sons, les collerettes des parties supérieure et inférieure, après y avoir intercalé le filtre (brevet allemand n0 19.01.951). L'inconvénient de ce procédé réside dans sa faible résistance aux pressions (inférieures et au plus égales à 5 bars) et dans le taux de déchets important du procédé de fabrication. De plus, dans le cadre du niveau actuel de la technique, l'une des deux parties, en matière plastique, du boîtier est dotée d'un bord s'étendant vers l'extérieur, dans le sens radial. Lors de l'assemblage du filtre à usage unique, on commence par la mise en place du filtre proprement dit, puis on adapte la deuxième partie du boîtier à la première, avant de rabattre le bord, dans le sens radial, vers l'intérieur, à l'aide d'un procédé thermique approprié.L'inconvénient d'un tel procédé réside dans la très faible résistance à la pression du filtre (à peine supérieure à 2 bars) dans le pourcentage des déchets particulièrement élevé, provoqué par l'étanchéité insuffisante de la plage de raccordement des deux parties du boîtier et dans la précision de fabrication nettement insuffisante due au fait que l'une des deux parties du boîtier, usinée dans une première étape selon des cotes précises, doit être chauffée et ramollie une deuxième fois. Compte tenu de ce qui précède, il incombe à l'invention de créer un filtre à usage unique, du type défini ci-dessus, qui pourrait être fabriqué en masse à des prix compétitifs et à faible taux de déchets, tout en résistant sans défaillance à des pressions supérieures à 10 bars. Le problème ainsi posé est résolu par un filtre à usage unique du type défini ci-dessus, caractérisé en outre en ce qu'il comporte un anneau d'obtsl- ration en matière plastique séparé et réalisé d'une seule pièce, dont les parois supérieure, extérieure et inférieure, solidement soudées entre elles, enrobent étroitement les collerettes superposées. Le procédé de fabrication de ce filtre à usage unique est caractérisé en ce que la partie supérieure, la partie inférieure et l'élément filtrant sont assemblés pour constituer un élément intermédiaire et que, pour constituer l'an neau d'obturation, les collerettes superposées de cet élément intermédiaire sont enrobées, par un procédé de moulage par injection, d'un produit synthé: tique thermoplastique ou d'une résine malléable à chaud. Les filtres à usage unique définis par l'invention sont d'une étanchéité absolue. Certaines imprécisions pouvant subsister sur les collerettes après les travaux d'usinage traditionnels sont compensées au moment de la réalisation de l'anneau d'obturation, qui est mis en place par injection sous pression de la matière plastique dans un moule de formage. En utilisant des moules de formage à empreintes multiples, la cadence de production dépasse très nettement les possibilités offertes par les postes de soudage par ultra-sons traditionnels. Le taux des déchets, assorti à la production des filtres à usage unique, conformes à l'invention, est de loin inférieur auxtaux de déchets habituels comptabilisés pour le soudage par ultra-sons. Des essais à la pression d'éclatement réalisés sur des filtres à usages traditionnels du marché ont permis de constater que des surpressions allant de 2 à 7 bars provoquaient l'éclatement de ces filtres au niveau de la soudure. Ces mêmes essais à l'éclatement appliquésaux filtres définis par l'invention ont montré que, selon l'épaisseur des parois, celles-ci éclataient entre 15 et 20 bars, soit sur la moitié supérieure, soit sur la moitié inférieure, alors que le joint au niveau de la collerette restait parfaitement intact et uni. Contrairement à la pratique habituelle, le filtre à usage unique défini par l'invention, c'est-à-dire l'élément filtrant proprement dit,# ne pénètre pas entre les collerettes des deux parties composantes du boitier, mais se trouve maintenu étanchément sur sa zone périphérique, par le bord retombant de la partie supérieure, qui pénètre dans la partie inférieure, alors que les deux collerettes du boîtier s'appliquent directement et étroitement l'une contre l'autre. Cette disposition augmente l'étanchéité et la résistance à la pression du boitier. L'une au moins des deux parties composantes du boîtier et de préférence les deux, sont réalisées, selon un procédé connu en soi, dans une matière synthétique claire et parfaitement transparente, ce qui permet à l'utilisateur d'assurer un contrôle optique# de l'élément filtrant et du processus de filtration. Sur les filtres à usage unique transparents connus, les collerettes soudées l'une à l'autre sont réalisées également dans le même matériau transparent, ce qui provoque des réverbérations et des irritations et gêne ainsi la surveil lance et le contrôle de la surface filtrante. Sur le filtre à usage unique, objet de l'invention, l'anneau d'obturation qui encercle et recouvre les collerettes, est réalisé dans une matière plastique opaque et de préférence colorée, ce qui facilite l'observation de la surface filtrante, logée dans le boîtier, sans fatigue ni irritation. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, les différents coloris de l'anneau d'obturation correspondent à des données techniques précises du filtre, c'est-à-dire qu'ils assurent l'affichage visuel de ces données. Ces coloris peuvent en l'occurrence indiquer la taille des pores ou le matériau constitutif de la membrane, ou encore la stérilité du filtre. Le fait que la fabrication de masse s oppose à l'impression ou au marquage individuel des différents types de filtres, souligne l'importance capitale qu'il convient d'attacher au coloris distinctif de cet anneau d'obturation. Les renseignements importants concernant les filtres à usage unique traditionnels figurent exclusivement sur l'emballage, ce qui exclut l'identification précise du filtre sorti de son emballage d'origine. Ce manque de renseignements peut présenter un danger certain dans le domaine clinique ou médical. La présente invention sera commentée plus amplement ci-après en référence au dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement une coupe axiale d'un exemple de réalisation non limitatif d'un filtre à usage unique. Le filtre à usage unique représenté à la figure 1 comporte la partie supérieure 1 du boiter, la partie inférieure 2 de ce même boîtier, ainsi qu'un filtre à membrane 3 qui, maintenu entre ces parties 1 et 2, porte sur sa face supérieure un compartiment plat de pression 4 sous forme de disque. Au centre de la partie supérieure 1 du boîtier se trouve un manchon d'amenée 5, alors qu'un manchon de sortie 6 se trouve au centre de la partie inférieure 2. La face inférieure de la partie supérieure 1 porte une collerette annulaire extérieure 7, alors que la face supérieure de la partie inférieure 2 porte une collerette annulaire extérieure 8 complémentaire. Les collerettes 7 et 8 sont maintenues étroitement et hermétiquement l'une contre l'autre par un anneau turation 9, d'une seule pièce, en matière plastique. Le bord extérieur du filtre 3 ne pénètre pas entre les collerettes 7 et 8, mais se trouve maintenu étroitement par le bord retombant 10 de la partie supérieure 1 qui aboutit dans la partie inférieure. Cette disposition augmente sensiblement l'étanchéité et la résistance à la pression du boîtier. La partie supérieure 1 et la partie inférieure 2, mais au moins la partie supérieure 1 du boîtier0 sont constituées d'une matière synthétique claire et transparente, notamment du polystyrol à haute résistance aux chocs. L'anneau d'obturation9 est réalisé en une matière synthétique opaque de préférence de couleur sombre. Le bord retombant 10 de la partie supérieure 1 est de préférence structuré de manière qu'en s'appuyant étroitement contre la paroi intérieure de la collerette 8 de la partie inférieure 2 il constitue une fermeture à déclic. Ainsi l'élément inermédiaire constitué par les parties supérieure 1 et inférieure 2, ainsi que par la membrane 3, est facilement montable tout en restant parfaitement maniable. En vue de sa finition, l'élément intermédiaire, composé des parties supérieure 1 et inférieure 2 maintenant la membrane 3, est logé dans un moule à injection. Le moule de formage est dimensionné de manière qu en fermant le moule à injection les parties supérieure 1 et inférieure 2 sont repoussées étroitement l'une contre l'autre. Puis on injecte, selon la méthode traditionnelle, soit la matière synthétique thermoplastique, soit la résine, malléable à chaud et durcissable, dans le moule de formage. On obtient ainsi l'anneau d'obturation 9 qui, soudé étroitement sur les collerettes 7 et 8, assure leur enrobage étanche. Au moment du moulage de l'anneau d'obturation 9, les zones creuses qui, à la suite des légères imperfections de fabrication, non évitables, subsistent encore entre les collerettes 8 et 9, sont ainsi comblées par le matériau thermoplastique constituant cet anneau d'obturation 9. On réalise ainsi, non seulement un assemblage mécanique hautement résistant entre la partie 1 et la partie 2 du boîtier, mais aussi, et sans aucun déchet, un assemblage parfaitement étanche. La parfaite étanchéité de cet assemblage est due, en plus, comme on peut le voir sur la figure 1, à la ligne de joint en labyrinthe entre les deux parties du boîtier et l'anneau d'obturation 9. REVENDICATIONS 1. Filtre à usage unique, pour la filtration sous pression, comportant une partie supérieure équipée d'un manchon d'amenée, d'une partie inférieure équipée d'un manchon de sortie et d'un élément filtrant en forme de disque qui subdivise l'intérieur du boîtier en compartiment de pression sur le côté de l'amenée et en compartiment réservé au filtrat, sur le côté de la sortie, de telle manière que les deux parties du boîtier, en matière plastique, comportent chacune une collerette extérieure qui assure l'étanchéité et la résistance à la pression du boîtier, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un anneau d'obturation (9) matière plastique séparé et réalisé d'une seule pièce, dont les parois supérieure, extérieure et inférieure, solidement soudées entre elles, enrobent étroitement les collerettes superposées (7, 8). 2. Filtre à usage unique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les collerettes (7, 8) sont superposées directement, alors que le filtre (3) est bloqué, sur sa zone périphérique, par le bord retombant (10), de la partie supérieure (1), qui pénètre ainsi dans la partie inférieure (2) du boîtier. 3. Filtre à usage unique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les parties supérieure et inférieure (1, 2) du boîtier sont réalisées dans une matière plastique parfaitement transparente, alors que l'anneau d'obturation (9) est réalisé dans un matériau synthétique coloré pratiquement opaque. 4. Filtre à usage unique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coloris de l'anneau d'obturation (9) renseigne sur les données spécifiques de l'élément filtrant (3). 5. Procédé de fabrication du filtre à usage unique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie supérieure (1), la partie Inférieure (2) et l'élément filtrant (3) sont assemblés pour constituer un élément intermédiaire et que, pour constituer l'anneau d'obturation (9), les collerettes (7, 8) superposées de cet élément intermédiaire sont enrobées, par un procédé de moulage par injection, d'un produit synthétique thermoplastique ou d'une résine malléable à chaud.