Brevet FR2587912A1 — publié le 19870403

"Garnissage textile formant support pour bio-transformation et séparation de phase" La présente invention concerne un garnissage textile et son procédé de fabrication. Plus particulièrement ce garnis- sage textile est destiné à servir de support pour des bio- transformations et des séparations de phases. On connaît déjà comme substratde culture l'utilisation de fibres textiles notamment synthétiques. Ces substrats de culture se présentent sous la forme de textiles munis sur une de leursfacesd'une fourrure. Cette fourrure loge des matières nutritives destinées à permettre la croissance de cellules vi- vantes ou plante insérées dans ce milieu et le substrat de cul- ture forme ainsi un support de croissance pour ces cellules vivantes ou plantes. De tels substrats de culture nécessitent pour leur mise en forme des opérations de confection relativement longues et onéreuses. D'autre part, il est déjà connu de réaliser des supports ayant pour but de fixer des micro-organismes, des molécules, des métaux... actifs lorsqu'ils sont placés dans un fluide à traiter. Ces cellules vivantes,molécules et métaux seront ci- après appelés principes fixés. Or les supports réalisés jusqu'à présent sont des sup- ports solides qui ont tendance à se colmater par accumulation en leur sein, d'éléments provenant du milieu fluide coopérant avec les principes fixés. Ces supports solides réalisés jusqu'à présent sont conçus en effet pour présenter le maximum de porosité de sorte à offrir des sites de fixation pour les principesqu'ils con- tiennent, mais leur décolmatage est difficile et coûteux. La présente invention a pour but de pallier ces dif- férents inconvénients grâce à un procédé de fabrication de garnissage textile susceptible de conduire avec un minimum d'opérations à des structures de support directement utilisa- bles. L'invention a également pour but de ménager dans les garnissages textiles réalisés un réseau d'ouvertures de na- ture à réduire les risques de colmatage et à faciliter les opérations de décolmatage en cas de besoin. 2 -2587912 La présente invention a également pour but de créer un garnissage textile formant support actif et ne présentant pas les inconvénients des supports de culture. A cet effet la présente invention concerne un procédé d'élaboration d'un garnissage textile destiné à servir de support pour des biotransformations et des séparations de phases comportant les étapes suivantes: - élaboration de fils à partir de fibres, - formation d'un soubassement sous forme de nappe continue, - formation d'une fourrure de fibres sur l'une des faces de ladite nappe, caractérisé en ce que l'élaboration de la nappe étant conduite de manière à développer dans celle-ci une hétérogénéité trans- versale de nature à conférer à ladite nappe une tendance à s'enrouler sur elle-même, la configuration de structure du support est déterminée par une opération de découpage d'une pluralité de fentes répétées selon la direction d'élaboration de la nappe. La présente invention concerne également un garnissage textile comportant un soubassement formant une nappe continue, et une fourrure sur une de ses faces, caractérisé par une pluralité de fentes déterminant chacune des zones d'ouverture bordéespar des zones actives o le soubassement se trouve enroulé sur lui-même avec la fourrure tournée vers l'extérieur. Ainsi il est possible de réaliser au moyen d'opérations simples, rapides et économiques de découpage diverses confi- gurations de structures de garnissages textiles particulière- ment bien adaptés à former des supports pour des bio-transforma- tions et des opérations de séparation de phase. Ces garnissages textiles présentent en outre l'avantage de tenir peu de place lorsqu'ils ne sont pas en fonctionne- ment, ce qui facilite leur transport et le rend moins coûteux. D'autres objets caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, donnés à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: 3 2587912 la figure 1 est une vue en perspective montrant un garnissage textile selon l'invention avant l'étape de coupe; la figure 2a est une vue en plan d'un garnissage textile selon l'invention, montrant l'étape de coupe du textile; la figure 2b est une vue analogue à la figure 2a montrant l'étape d'enroulement du textile; la figure 2c est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 2b; lesfigures3a et 3b sont des vues analogues aux figures 2a, 2b et présentent une variante de coupe et d'enroulement respectivement; les figures 4a et 4b sont des vues analogues aux figures 2a et 2b et présentent une autre variante de coupe et d'enroule- ment respectivement; la figure 5 est l'illustration schématique d'un mode de tonte; la figure 6 est l'illustration d'une application des garnissages textiles. Selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 2b, le garnissage textile 10 comporte un soubassement 11, et une fourrure 12. O0 Les fibres utilisées pour la confection du soubassement 11 sont en polypropylène. Elles pourront typiquement présenter un diamètre de l'ordre du micromètre. Elles sont frisées, coupées, cardées et filées de manière connue en soi à un diamètre de l'ordre du millimètre, pour être- ensuite tricotées sous forme de nappe continue. Lors du tricotage on greffe à l'aide d'aiguilles des touffes de fibres semblables dans les mailles du tricot. Les fibres ainsi greffées font saillie sur une des faces du tissu et constituent ainsi ladite fourrure 12. On effectue ensuite un grattage destiné à éliminer les fibres greffées non correctement fixées au soubassement 11. La densité moyenne de la fourrure ainsi réalisée est par exemple de 8.104 fibres/cm2. Le textile ainsi réalisé de manière connue en soi subit ensuite une tonte de sorte à régulariser la hauteur de la fourrure 12. Cette hauteur peut varier de 10-3m à 0,05 - 0,06 m. Plus particulièrement elle est de 0,03 m. Pour cer- taines applications on prévoit un traitement dit de mouton- nage qui consiste en la combinaison d'un traitement thermique 4 2587912 à la vapeur à 120'C et d'un brassage mécanique. Ce traitement a pour conséquence de rassembler les poils de la fourrure en touffes séparées. Selon l'invention, l'élaboration de la structure de support à partir de la nappe ainsi préparée comporte essentiel- lement une opération de coupe: dans le cas de l'exemple illustré en figure 2a. Cette coupe détermine une pluralité de fentes 13 parallèles à l'axe longitudinal de la formation de la nappe. Des bandes non coupées 14a-14b sont ménagées entre groupesde fentes 13 successifs. Ainsi dans une application les coupes ont une longueur de 0,8 m et l'espacement entre les fentes est de 0,08 m. Une nappe textile tricotée et aiguilletée,comme décrite ci-dessus, présente comme on le sait dans sa structure trans- versale une hétérogénéité donnant lieu à des tensions dif- férentielles, qui ont pour résultat une tendance naturelle de la nappe à s'enrouler sur elle-même d'un côté, en l'occur- rence du côté du soubassement 11. Ainsi en vertu de ce phénomène, les deux lèvres de chaque fente 13 s'écartent l'une de l'autre, la bande de textile se trouvant entre deux fentes voisines s'enroule sur elle-même et forme des tronçons cylindriques 15 avec la fourrure dressée sur la face convexe. On a ainsi une alternance d'éléments cylindriques 15 et d'ouvertures 19. On effectue ensuite un étirage du textile ce qui tend à régulariser la forme des cylindres 15 réalisés. Ces cylin- dres pourront être amenés par exemple à une longueur de 1 m. Le textile 10 ainsi réalisé est alors l'objet d'un ennoblis- sement par exemple par gainage pouvant comporter un- trempage dans une solution d'alginate de sodium chargée en micro- organismes et en peptonedestinée à servir d'alimentation à ces microorganismes, une opération d'Insolubilisation par un sel de calcium, égouttage et désydratation pour stockage. Les supports ainsi préparés sont adaptés à être placés sans autre préparation par exemple dans une enceinte d'épura- tion d'eaux usées. 2587912 En variante (figures 3a, 3b) on effectue une coupe dis- continue selon des fentes 16 fragmentées toujours parallèles entre elles et suivant l'axe longitudinal (X-X) de la nappe. On obtient après enroulement de chacune des zones actives de ces fentes une structure présentant des zones d' ouverturesl7, alternant avec des zones 18 recouvertes de four- rure à leur extérieur. La structure ainsi obtenue présente une forme de grille (figure 3b). Selon le mode de réalisation des figures4a, 4b, on pratique une pluralité de fentes 21 de forme sinusoïdale cou- panrt complètement une des bandes de fixation 14a ou 14b, selon le même phénomène que précédemment. Les zones actives de chaque fente s'enroulent elles- mêmes et l'on obtient une pluralité de structures hélicoïdales 22. Dans le cas considéré, chaque structure hélicoïdale 22 est munie d'un lest à son extrémité inférieure 23 de sorte qu'elle se maintienne en position. En variante, lorsque c'est la bande de fixation 14a qui est coupée par les fentes 21, on munit les extrémités libres des structures hélicoïdales de moyens de flottaison (non représenté). Le procédé de fabrication précédemment décrit permet d'utiliser toutes sortes de fibres synthétiques(PVC, poly- propylène, polyéthylène, polyester, nylon),artificielles (viscose et analogues) ou naturelles (fibres de coco, cellulose...). Le soubassement 11 du textile peut être réalisé soit par tricotage, comme précédemment décrit, soit par aiguilleta- ge, tissage, ou sous forme non tissée ou sous forme de tout type de nappe pouvant subir un traitement d'enroulement. Dans le cas par exemple d'un soubassement aiguilleté ou non tissé l'hétérogénéité transversale requise par l'invention peut être renforcée, voire créée, par incorporation appropriée de fils ou bandes élastiques convenablement fixés dans la structure. Cette incorporation est effectuéesoit pendant la création du soubassement 11 du textile, soit par couture, 6 2587912 collage ou soudage de ce fil ou de cette bande sur le textile réalisé, avant coupage. Sous l'expression "nappe continue" il convient d'entendre non seulement une nappe proprement dite avec deux bandes s'étendant selon une longueur illimitée, mais aussi un produit également courant de forme tubulaire ou en gaine. La fourrure 12 réalisée peut être effectuée de toute manière appropriée: aiguilletage, grattage, flockage, bouclage, nouage, collage ou combinaison de tout ou partie de ces techni- ques. D'autre part la tonte réalisée sur la fourrure 12 est facultative, et peut être effectuée soit de façon uniforme, soit de façon non uniforme. Ainsi dans le cas de l'exemple illustré à la figure 5, par une tonte selon un profil semi-circulaire, on réalise après déploiement des zones actives d'allure sphérique 24. L'ennoblissement du textile peut également être réalisé par d'autres moyens que le gainage, par exemple par poudrage de toutes substances appropriées par exemple argile, charbon, limon, cellules vivantes lyophilisées... ou collage d'une substance comportant les principes à fixer. Cet ennoblissement peut également être facultatif et n'être réalisé qu'au moment de la mise en service du garnissage textile. Lors d'un ennoblis- sement par gainage, il est possible d'utiliser tout type de solution ou émulsion appropriée. Notamment la peptone peut être remplacée par tout milieu nutritionnel approprié. Le garnissage textile selon l'invention présente 1' avantage de ne nécessiter que peu d'opérations de confection pour sa mise en forme, entre les zones actives des ouvertures permettant une libre circulation du fluide ambiant, ce qui évite ou réduit les risques de colmatage. D'autre part la surface active de ces garnissages textiles est très importante car le foisonnement de la fourrure 12, et sa surface spécifi- que, offrent une capacité considérable de nidification et de fixation des principes actifs. Dans un autre exemple d'application la présente inven- tion peut servir (figure 6) à la séparation des phases d'un fluide polyphasique. A cet effet le textile utilisé est sous 7 2587912 forme cylindrique tendu sur un tambour perméable 25 de dia- mètre 1 m et de hauteur utile 1 m. Le cylindre de textile est préparé selon le mode illustré par la figure 3a de façon à ménager des fentes 16, de 1 cm de longueur espacées transversalement et longitudinalement par rapport à l'axe X-X de 2 cm. La longueur des poils de la fourrure 12, d'environ 4 cm, leur confère un pouvoir couvrant obturant partiellement les zones d'ouvertures 17, lorsqu'ils sont plaqués à la surface du soubassement 11. Cette obturation partielle joue un rôle de filtre mécanique amélioré par les propriétés biologiques du textile. Le tambour 25 garni, est disposé dans un bassin 26 contenant des boues activées et destinées àol'épuration d'eaux usées. Le cylindre immergé de 0,80 m est animé d'un mouvement rotatif grâce à un moteur 27, la vitesse périphérique est alors de l'ordre de 1 m/s. L'extraction du liquide traité est assurée par une pompe immergée 28 à l'intérieur du cylindre. Cette extraction entraîne en outre dans le tambour 25 une baisse de niveau 29 par rapport au bassin et améliore le placage de la fourrure 12 sur les ouvertures 17. Le nettoyage peut être assuré soit par un écoulement à contre-courant en cessant le pompage et en injectant de l'eau par la tubulure 30 à l'intérieur du tambour 25, soit par changement de sens de rotation du tambour 25, soit par cen- trifugation en augmentant la vitesse du tambour 25, soit par modification des propriétés physiques,chimiques et biologiques du milieu, soit encore par combinaison de tout ou partie de ces méthodes. Les textiles réalisés selon la présente invention peuvent être utilisés dans les domaines d'application les plus divers, tels que: - épuration des eaux résiduaires, - production d'eau potable, 33 - transformation de tout jus organique, - réhabilitation d'étangs, - séparation de fluides polyphasiques... Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée 8 2587912 aux modes de réalisation choisis et représentés; de notmbreuses autres variantes restent à la portée de l'homme de l'art sans sortir du cadre de la présente invention; par exemple les coupes effectuées peuvent être de toutes formes et dimensions. 9 2587912 REVENDICATIONS 1. Procédé d'élaboration d'un garnissage textile destiné à servir de support pour des bio-transformations et des sépara- tions de phases comportant les étapes suivantes: - élaboration de fils à partir de fibres, - formation d'un soubassement (11) sous forme de nappe continue, - formation d'une fourrure de fibres sur l'une des faces de ladite nappe, caractérisé en ce que l'élaboration de la nappe étant conduite de manière à développer dans celle-ci une hétérogénéité trans- versale de nature à conférer à ladite nappe une tendance à s'enrouler sur elle-même, la configuration de structure du support est déterminée par une opération de découpage d'une pluralité de fentes répétées selon la direction d'élaboration de la nappe. 2. Garnissage textile destiné à servir de support pour des biotransformations et des séparations de phases comportant un soubassement (11) formant une nappe continue, et une fourrure (12) sur une de ses faces, caractérisé par une pluralité de fentes déterminant chacune des zones d'ouvertures bordées ou recouvertes par des zones actives o le soubassement se trou- ve enroulé sur lui-même avec la fourrure tournée vers l'extérieur.