Brevet FR2677271A1 — publié le 19921211

PROCEDE DE REALISATION DE MEMBRANES MICROPOREUSES DESCRIPTION L'invention est relative à un procédé de réalisation de membranes microporeuses métalliques. Un procédé connu pour réaliser des membranes microporeuses dans des supports plastiques consiste à irradier des feuilles plastiques. de façon~ continue par des particules qui ont une énergie suffisante pour traverser la feuille de part en part tout en y laissant des traces d'impacts. La feuille est ensuite plongée dans un liquide corrosif qui attaque la feuille de manière préférentielle aux endroits des traces d'impacts, où des défauts dans la structure moléculaire ont été créés. Cette technique est bien ma7trisée pour des matériaux tels que les plastiques mais pas pour les matériaux métalliques, car la mobilité relativement importante des électrons dans le métal efface assez vite les défauts qui ont été créés par les impacts. L'objet essentiel de l'invention est donc de permettre la réalisation de membranes microporeuses de nature métallique. Dans une réalisaticn particulière, on garantit un réseau de pores régulièrement répartis, ce qui élimine les chevauchements de pores qui compromettent la sélectivité de filtration de la membrane en formant des pores de gros diamètre. L'invention est donc relative à un procédé de réalisation de membranes microporeuses à partir d'une couche métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer la couche métallique sur une feuille de plastique, à irradier la feuille de plastique par des particules qui la traversent et laissent des traces d'impacts, à attaquer chimiquement la feuille de plastique pour créer des pores le long des traces d'impacts, à soumettre la couche métallique à une électrolyse de manière à y créer des pores prolongeant les pores de la feuille de plastique, et à retirer la feuille de plastique. Les particules sont fréquemment des ions tels que ceux du krypton, du xénon ou d'éléments plus lourds encore. Il est parfois avantageux d'effectuer L'irradiation au travers d'un masque perforé, la feuille de plastique étant alors soumise à un mouvement discontinu de défilement devant le masque. L'invention va maintenant être décrite à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif : - la figure 1 est une vue de la couche composite avant irradiation, - la figure 2 représente une irradiation, - la figure 3 représente un complément à L'irradiation, - La figure 4 représente une attaque chimique, - la figure 5 représente le produit alors obtenu, - la figure 6 représente une attaque électrolytique, - la figure 7 représente le produit obtenu, - la figure 8 représente un autre mode d'irradiation, - les figures 9A et 9B schématisent le mouvement alors réalisé, et - la figure 10 représente le produit obtenu. Le matériau de départ représenté à la figure 1 comporte une couche métallique 1 continue sur laquelle on a déposé une feuille de plastique 2 également continue. Le dépot a pu consister en un collage de la couche métallique 1 et de la feuille de plastique 2 disponibles séparément. Il est encore concevable de déposer la couche métallique 1 par une métallisation sous vide sur la feuille de plastique 2. La couche métallique 1 peut avoir de 5 à 100 micromètres d'épaisseur, la feuille de plastique e 5 à 20 micromètres d'épaisseur par exemple. Le plastique peut être du polycarbonate. La couche composite 3 ainsi réalisée est alors (figure 2) tendue sur des rouleaux 4, un de ceux-ci étant un rouleau moteur 5 qui tire la couche composite 3 et la fait défiler en l'enroulant progressivement. La couche composite 3 passe devant un faisceau d'ions 6 qui peuvent provenir d'un accélérateur de particules non représenté. L'énergie de ces ions lourds doit être suffisante pour traverser complètement la feuille de plastique 2, qui est tournée vers le faisceau 6. On utilise souvent des ions assez lourds tels que ceux du krypton ou du xénon afin d'obtenir des trous plus facilement attaquables chimiquement.Les ions de gaz rares présentent l'avantage que leur charge est plus importante une fois qu'ils sont dépouillés, totalement ou presque, de leur dernière couche d'électrons, si bien qu'ils sont plus faciles à dévier sous l'action d'un champ magnétique périodique qui les fait balayer toute la largeur de la couche composite 3, selon la flèche y et perpendiculairement à la direction de défilement. Comme ces techniques sont cependant bien connues de L'homme du métier et exposées dans divers brevets, elles ne seront pas décrites davantage ici. Si la feuille de plastique 2 est collée sur la couche métallique 1, Les ions doivent de plus pouvoir traverser la colle. Le faisceau 6 peut atteindre la couche composite 3 sur une partie tendue et rectiligne de celle-ci ou, comme on l'a représenté, sur une partie incurvée par un enroulement sur un des rouleaux 4b, qui présente un assez gros diamètre. L'inconvénient d'impacts sur une partie tendue et rectiligne est qu'on obtient des traces d'impacts qui sont toutes parallèles, ce qui conduit plus tard à des pores dont les sections se chevauchent partiellement et qui forment donc des pores composites de gros diamètre qui nuisent à la-sélectivité de filtration de la membrane, alors que les traces d'impacts produites sur une partie incurvée par un faisceau 6 suffisamment large engendrent ensuite des pores voisins obliques qui, même s'ils se rencontrent sur une partie de leur longueur, restent séparés ailleurs, ce qui sauvegarde le seuil de filtration de la membrane. Comme on le représente à la figure 3, une irradiation complémentaire de la feuille de plastique 2 peut être effectuée en la faisant défiler devant un appareil de rayons ultraviolets 7. Ce traitement permet d'obtenir une plus grande homogénéité dans le diamètre des pores qui seront ultérieurement obtenus. On représente ici le rouleau duquel la couche composite 3 est déroulée par la référence 4a. L'étape suivante (figure 4) consiste à plonger la couche composite 3 dans un bain d'attaque chimique 8 qui peut être par exemple de la soude. La nature du produit employé, sa concentration et sa température sont choisies de manière à créer sur la feuille de plastique 2 des pores aux endroits des traces d'impacts d'ions sans attaquer sensiblement la couche métallique 1. Les pores obtenus ont un diamètre sensiblement identique et qui dépend essentiellement de la durée de L'attaque chimique. La couche composite 3 passe ensuite dans un bain de lavage 9 et par une installation de séchage 10 où elle est balayée par un courant d'air. La figure 5 représente le produit qui est alors obtenu : la couche métallique 1 est intacte alors que la feuille de plastique 2 est maintenant percée de pores 11 qui débouchent sur la face de la couche métallique 1 en contact avec le plastique. Les lignes en pointillés sont les endroits des impacts d'ions, qui coïncident avec les axes des pores 11. Une électrolyse est alors entreprise, comme on le -voit sur la figure 6. La couche composite 3 passe par Ln bain d'électrolyte 12 et défile à faible distance d'une électrode 13 plongée dans le bain d'électrolyte 12, la feuille de plastique 2 étant tournée vers l'électrode 13. Un circuit électrique 14 comprenant en particulier un générateur de tensicn variable 15 et un variateur de courant 16 est établi entre l'électrode 13 et la couche métallique 1. La liaison peut se faire par l'intermédiaire d'un balai 17 frottant sur la couche métallique 1 hors du bain d'électrolyse 12. On retrouve le bain de Lavage 9 et l'installation de séchage 10 pour interrompre l'effet de l'électrolyse. La différence de tension entre l'électrode 13 et la couche métallique 1 qui constituent respectivement une cathode et une anode, l'intensité du courant, la concentration du soluté du bain d'électrolyse 12, sa température et sa nature sont choisies afin d'obtenir une attaque de la couche métallique 1 en fonction de la nature de celle-ci. Une solution de chlorure de sodium peut être employée. L'attaque électrolytique est cependant irrégulière et se concentre principalement dans le prolongement des pores 11 précédemment obtenus car la feuille de plastique 2 utilisée comme "masque" compromet l'électrolyse là où elle subsiste. On crée ainsi des pores 18 qui prolongent les pores 11 dans la couche métallique 1, comme la figure 7 le représente. Il suffit ensuite de retirer la feuille de plastique 2 par une attaque chimique, un arrachement par décollage ou un procédé analogue pour ne conserver que la couche métallique 1 qui forme alors La membrane microporeuse souhaitée. La réalisation ci-dessus du procédé est avantageuse pour obtenir des pores 18 dont le diamètre est inférieur à 1 micromètre. Il peut être préférable, pour obtenir des pores 18 de plus gros diamètre, de procéder avec le dispositif de la figure 8. L'irradiation pour le faisceau 6 est interceptée par un masque perforé 20 qui filtre les ions et ne laisse passer et arriver à la feuille de plastique 2 que les ions appartenant à des rayons 21 découpés par les perforations 22 du masque 20. Dans cette réalisation, la couche composite 3 est soumise à un mouvement saccadé : le diagramme 9A représente l'intensité I du faisceau 6 et le diagramme 9B la vitesse V de la couche composite 3 suivant une même échelle des temps. Pendant les moments tl où le faisceau 6 est donné, la couche composite 3 reste immobile; aux autres moments t2, l'irradiation est arrêtée et la couche composite 3 est mise en mouvement pour placer une partie jusque-là indemne d'impacts d'irradiation devant le masque perforé 20. Cette partie est ensuite irradiée à son tour. Les durées d'irradiation sont suffisamment longues pour que de nombreux ions passent par chacune des perforations 22, ce qui crée une grande densité d'impacts sur les zones de la feuille de plastique 2 qui sont touchées par les rayons 21. Pendant le reste du procédé, qui se déroule comme dans la première réalisation, l'attaque chimique est suffisamment longue pour créer des pores régulièrement répartis et dont le diamètre est égal à celui des perforations 22 dans la feuille de plastique 2. Des pores 23 identiques et régulièrement répartis, selon le réseau de perforations 22, sont obtenus sur la couche métallique 1 après l'électrolyse, conformément à la figure 10 où le réseau des pores 23 est de disposition rectangulaire. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de membranes microporeuses à partir d'une couche métallique (1), caractérisé en ce qu'il consiste à déposer la couche métallique (1) sur une feuille de plastique (2), à irradier la feuille de plastique (2) par des particules qui la traversent et laissent des traces d'impacts, à attaquer chimiquement la feuille de plastique (2) pour créer des pores (11) aux traces d'impacts, à soumettre la couche métallique (1) à une électrolyse de manière à y créer des pores (18) prolongeant les pores (11) de la feuille de plastique (2), et à retirer la feuille de plastique (2). 2. Procédé de réalisation de membranes microporeuses suivant la revendicaticn 1, caractérisé en ce que les particules sont des ions au moins aussi lourds que ceux du krypton. 3. Procédé de réalisation de membranes microporeuses suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'irradiation est effectuée au travers d'un masque perforé (20), la feuille de plastique étant soumise à un mouvement saccadé de défilement devant le masque. 4. Procédé de réalisation de membranes microporeuses suivant L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'irradiation par les particules est complétée par une irradiation aux ultra-violets avant d'attaquer chimiquement la feuille de plastique (2).