Brevet FR2525529A1 — publié le 19831028

La présente invention concerne d'une manière générale des pellicules polymères plastiques et des procÉdés pour les préparer Elle concerne plus particulièrement des procédés de formation et de mise en place d'une peli- cule polymère très mince dans un dispositif, dans des conditions dans lesquelles la fragilité de la pelli- cule rendrait ordinairement sa manipulation et sa mise en place difficiles ou impossibles. Des pellicules polymères très minces sont utiles dans de nombreuses applications bien con- nues Comme applications représentatives en liaison avec lesquelles la présente invention a été mise au point, on citera l'utilisation de pellicules polymères comme barrières pour l'humidité, la poussière et les gaz, et comme filtres à radiations spécifiques d'une fréquence Dans ces applications, la pellicule est ordinairement mise en place dans un dispositif o elle n'est soumise qu'à de faibles contraintes statiques dans des conditions réglées Dès qu'elle est installée, la pellicule, bien qu'elle soit très fragile, est suf- fisamment résistante et souple pour remplir la fonction à laquelle elle est destinée sans se rompre Il est souvent difficile, cependant, de réaliser l'assemblage initial de tels dispositifs La difficulté ne réside pas tant dans la formation de la pellicule elle-même, car il existe divers procédés bien connus de fabrica- tion des pellicules minces, que dans la manipulation et la mise en place de la pellicule sans la déchirer. D.lns certains cas, cette difficulté impose effective- ment une limite inférieure à l'épaisseur de pellicule qui peut être mise en place couramment dans un dispo- sitif. Le but de la présente invention est donc de fournir un procédé de formation et de mise en place de pellicules polymères très minces. L'invention a également pour but de fournir un procéde de formation et de mise en place de pelli- cules polymères triés minces in situ dans un dispositif dans lequel la pellicule doit être utilisée. En outre, pour des raisons qui apparaîtront à la lecture de la description de l'invention ci-dessous, un des buts de l'invention est de fournir une pellicule composite destinée à être utilisée dans la mise en place d'un pellicule fine dans un dispositif. la D'autres buts, avantages et caractéristiques nouvelles de l'invention seront énumérés pour une part dans la description ci-après, et apparaîtront pour une autre part aux spécialistes à l'examen de ce qui suit ou pourront être enseignés par la pratique de l'invention. Les buts et avantages de l'invention peuvent être réa- lises et atteints à l'aide des moyens, combinaisons et procédés particulièrement indiqués dans les revendica- tions en annexe. Pour atteindre les buts qui précèdent ainsi que d'autres, et conformément aux objectifs de l'inven- tion tels qu'ils sont réalisés et décrits d'une manière générale dans le présent mémoire, il est fourni une pellicule polymère composite et un procédé pour l'utili- ser en vue de mettre en place une pellicule polymère très mince dans un dispositif La pellicule composite comprend deux couches: une couche de pellicule mince, qui est la pellicule à mettre en place dans le dispo- sitif, et une couche de renfort relativement épaisse. La couche de renfort soutient la couche de pellicule mince et lui permet de subir des manipulations de rou- tine sans déchirure Conformément au procédé d'appli- cation, la pellicule composite est mise en place dans le dispositif o l'on cherche à placer la pellicule mince, En même temps que la pellicule composite, le dispositif est ensuite plongé dans un solvant approprié pour dissoudre sélectivement la couche de renfort et laisser la couche de pellicule mince sous forme de pellicule non soutenue formée in situ dans le dispo- sitif. Conformément à un aspect préféré de l'in- vention, la pellicule composite comprend une couche de renfort essentiellement constituée d'alcool polyviny- lique et une couche de pellicule mince essentiellement constituée de formal polyvinylique La couche de ren- fort d'alcool polyvinylique est très soluble dans l'eau à la température ambiante, tandis que la pelli- cule de formal polyvinylique est insoluble dans l'eau. En outre, les chimies de surface de ces matières sont particulièrement compatibles, de sorte qu'elles per- mettent de couler une pellicule très mince, régulière, de formal polyvinylique sur une couche de renfort d'al- cool polyvinylique Une telle pellicule composite peut se préparer longtemps avant sa mise en place et peut être manipulée, stockée, expédiée et mise en place sans que la couche de pellicule mince ne soit endomma- gée D'autres combinaisons de matières polymères pou- vant être utilisées pour former la pellicule composite sont énumérées ci-dessous. Conformément au mode de réalisation préféré de l'invention, on forme une pellicule composite cons- tituée d'une couche de renfort d'alcool polyvinylique et d'une couche mince de formal polyvinylique Ceci peut être réalisé de préférence par coulée en solu- tion de l'alcool polyvinylique sur une surface lisse de verre ou d'acier inoxydable La couche de formai polyvinylique peut ensuite être déposée, également par coulée en solution, sur la couche d'alcool poly- vinylique alors qu'elle est encore sur la surface du substrat La pellicule composite obtenue peut ensuite être détachée de la surface du substrat puis manipulée, expédiée ou stockée sans grand risque de déchirure ou de perforation. Pour utiliser la pellicule composite confor- mément a l'invention, on la met en place de la même manière que la couche de pellicule mince et dans la position finale que l'on désire donner à celle-ci Le montage est ensuite plongé dans un bain d'eau pour dis- soudre la couche de renfort et laisser la couche de pel- licule mince sous la forme d'une pellicule non renfor- cée convenablement disposée dans le dispositif. L'alcool polyvinylique se prépare ordinai- rement par hydrolyse de l'acétate de polyvinyle A cet égard, on constate que la solubilité optimale dans l'eau à la température ambiante est obtenue avec de l'acétate de polyvinyle qui n'est pas complètement hydrolysé On obtient une solubilité dans l'eau adé- quate avec un acétate de polyvinyle qui est hydrolysé à 75-95 % La solubilité optimale est obtenue avec un aefftage de polyvinyle hydrolysé à 88 % environ, c'est à-dire avec un polymère polyvinylique constitué de 88 % d'alcool polyvinylique et 12 % d'acétate de polyvinyle. Un polymère de l'alcool polyvinylique de ce type appro- prit existe dans le commerce, il est fourni par exemple par l'Aldrich Chemical Company de Milwaukee, WI. La couche de renfort d'alcool polyvinylique est de préférence formée par coulée en solution sur un moule ou un autre substrat solide qui peut être revêtu dtun agent de démoulage Le moule est plongé rapidement dans une solution aqueuse d'alcool poly- vinylique puis séché A l'air pour former une couche de renfort d'alcool polyvinylique d'environ 25 Pm d'épaisseur La préparation d'une telle pellicule exige une solution aqueuse d'alcool polyvinylique ayant une viscosité d'environ 200 à 10 000 centipoises, l'interv;alle préféré étant d'environ 1 000 à 3 000 centipoises Ces intervalles correspondent à des solu- tions aqueuses contenant respectivement de 6 à 15 % et de 8 à 12 % en poids d'alcool polyvinylique. D'autres matières pelliculaires solubles dans l'eau appropriées pouvant être utilisées pour préparer la couche de renfort comprennent les éthers de cellulose, la carboxyméthylcellulose sodique, le polyoxyéthylène, etc. Le formai polyvinylique est la matière pré- férée pour la formation de la couche de pellicule mince, car il est insoluble dans l'eau, et, aussi, parce qu'on a trouvé que les solutions de formai polyvinylique dans les solvants organiques mouillaient complètement la sur- face d'une pellicule d'alcool polyvinylique sèche, de sorte que l'on peut couler une couche de pellicule mince régulière sur la couche de renfort d'alcool polyviny- lique A cet égard, il est important que la solution utilisée pour former la couche de pellicule mince ait des caractéristiques de tension superficielles telles qu'elle mouille uniformément la surface de la première pellicule, ou couche de renfort. Une autre matière polymère qui convient pour former la couche de pellicule mince est le di-p-xylène, qui est vendu sous la marque Parylene par l'Union Carbide Corporation Le di-p-xylène est relativement inerte à l'attaque chimique et n'est pas soluble dans l'eau Une pellicule mince de di-p-xylène peut être formée sur une couche de renfort appropriée, par exemple une pellicule d'alcool polyvinylique soluble dans l'eau formée comme il a été décrit ci-dessus, par la technique connue sous le nom de polymérisation en phase vapeur. Cette technique était connue antérieurement pour former des pellicules minces de di-p-xylène, et elle peut être utilisée pour former une couche de pellicule mince d'en- viron 1 micron d'épaisseur sur une couche de renfort d'alcool polyvinylique. Une autre matière polymère qui peut être utilisée pour former une couche de pellicule mince insoluble dans l'eau est l'acétate de cellulose Une 6couche de pellicule mince d'acétate de cellulose peut être formée sur une couche de renfort d'alcool poly- vinylique par coulée en solution à partir d'une solu- tion d'acétate de cellulose dans de l'acétone. Dans une application inverse du dernier exemple ci-dessus, une couche de pellicule mince d'al- cool polyvinylique peut être coulée à partir d'une solution aqueuse sur la couche de renfort d'acétate de cellulose Après montage de la pellicule composite, la couche d'acétate de cellulose peut être dissoute sélectivement par immersion dans l'acétone, laissant une pellicule mince non renforcée d'alcool polyviny- lique. Dans des essais réels du procédé, des pel- 1 S licules polymères minces d'une épaisseur de 0,5 à pm ont été produites La couche de renfort a typi- quement une épaisseur de 10 à 250 Nom La description ci-après d'un essai démonstratif illustrera plus clai- rement Ia pratique du procédé. EXEMPLE Dans une démonstration donnée à titre d'exemple du procédé décrit cidessus, un anneau d'acier inoxydable ayant une surface interne fortement polie, cylindrique, est choisi comme surface de coulée. L'anneau est plongé dans une solution aqueuse contenant environ 9,8 % en poids d'alcool polyvinylique (hydro- lysé à 88 %) et 2,4 % en poids de glycérol comme plas- tifiant L'anneau est ensuite séché à l'air Ceci pro- duit une couche de renfort d'environ 10 m d'épaisseur. L'anneau revêtu est ensuite plongé dans une solution constituée de formal polyvinylique (à 10 % en poids) dissous dans un mélange constitué de 20 % (en volume) de benzoate de méthyle, de 48 % en volume de toluène et de 32 % en volume d'éthanol L'anneau mouillé est ensuite séché à l'air Ceci produit une couche d'une pellicule mince de polymère d'environ 1 Pm d'épais- seur sur la couche de renfort d'alcool polyvinylique sous-jacente La pellicule composite obtenue est détachée manuellement de l'anneau et se révèle suffi- samment robuste pour résister à une manipulation ordi- naire. La pellicule composite tubulaire est ensuite découpée le long d'un de ses côtés pour former une pel- licule plane On étire cette pellicule composite sur un cadre rectangulaire ayant une surface ouverte de 127 x 508 mm On agrafe la pellicule sur les bords et on plonge le montage dans l'eau, en prenant soin d'évi- ter des turbulences dans l'eau qui rompraient la pel- licule mince La dissolution de la couche de renfort d'alcool polyvinylique est terminée en quelques secondes, laissant la pellicule mince de formal poly- vinylique franchissant une surface non renforcée d'environ 645 cm 2. REVENDICATIONS 1 Pellicule polymère composite destinée à être utilisée pour la mise en place d'une pellicule polymère très mince dans un dispositif, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche de renfort et une couche de pellicule mince, la couche de renfort étant relativement plus épaisse que la couche de pellicule mince, la couche de renfort étant constituée essentiel- lement d'une matière polymère qui est soluble dans un solvant dans lequel la couche de pellicule mince est pratiquement insoluble. 2 Pellicule polymère composite suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de renfort est constituée essentiellement d'alcool poly- vinylique. 3 Pellicule polymère composite suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la couche de pellicule mince est constituée essentiellement de formal polyvinylique. 4 Pellicule polymère composite suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'alcool poly- vinylique est hydrolysé à 75-95 %. Pellicule polymère composite suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la couche de renfort comprend en outre un plastifiant. 6 Pellicule polymère composite suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le plastifiant est du glycérol. 7 Pellicule polymère composite suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de pellicule mince est constituée essentiellement de for- mal polyvinylique et la couche de renfort est consti- tuée essentiellement d'un éther de cellulose. 8 Pellicule polymère composite suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de pellicule mince est constituée essentiellement de formal polyvinylique et la couche de renfort est constituée essentiellement de carboxym Cthyl cellulose sodique. 9 Pellicule polymère composite suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de pellicule mince est constituée essentiellement de for- mal polyvinylique et la couche de renfort est consti- tuée essentiellement de polyoxyéthylène. Pellicule polymère composite suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la couche de pellicule mince est constituée essentiellement de dip-xylène.