Brevet FR2687588A1 — publié le 19930827

L'invention concerne un corps de dimensions stables à pores ouverts, notamment pour des filtres servant à filtrer des substances liquides ou gazeuses, en tant que support de catalyseur, milieu de stockage par exemple pour des liquides, et en tant que matériau isolant ou en tant que matériau de construction léger. Des corps de ce type sont connus d'une manière générale. Si on utilise ces corps dans la technique des filtres industriels ainsi que pour filtrer l'air respira- toire individuel par exemple sous la forme de filtres de masques, il faut jeter le support de filtre, chargé par des particules, sous la forme de déchets particuliers. L'élimination s'effectue en général par combustion, auquel cas il est également nécessaire de filtrer des gaz de com- bustion, qui apparaissent alors, et à nouveau on ne peut éviter l'apparition de déchets particuliers Dans le cas de l'élimination qu'on exécutait jusqu'alors, il existait en- core un risque particulier lié à des particules très toxiques, mutagènes ou cancérigènes, séparées par filtrage et qui ne peuvent pas être séparées de supports de filtres au moyen d'un procédé admissible du point de vue écono- mique. Les problèmes indiqués sont évités au moyen du corps à dimensions stables à pores ouverts du type indiqué plus haut, qui est dégradable, notamment biodégradable, par exemple par action microbienne et dans lequel les parti- cules, qu'il contient, peuvent être séparées du corps par auto- séparation Le corps dégradable peut être entièrement dégradé par action microbienne dans un environnement natu- rel, par exemple dans une installation de clarification. Par exemple les particules filtrées sont libérées sans au- cune énergie de combustion et essentiellement sans dépense d'une énergie technique Des particules ayant des poids différentes peuvent être alors séparées et obtenues par exemple par centrifugation ou sédimentation Les particules libérées peuvent-par conséquent être récupées ou compactées au moyen de procédés chimiques ou physiques. Grâce au choix approprié du corps dégradable, par exemple dans lequel de l'acide butyrique est plus ou moins copolymérisé avec du valérate, il est possible de régler la vitesse de dégradation et par conséquent la vitesse de libération des particules Par conséquent, il est possible d'utiliser des filtres qui se décomposent sous l'action de l'humidité de l'air, ou des filtres qui requièrent pour leur dégradation un environnement microbien particulier De tels filtres conviennent notamment pour le filtrage de l'air d'alimentation d'habitacles de véhicules automobiles, ces filtres étant éliminés régulièrement à bon marché et cependant d'une manière ménageant l'environnement Les avantages indiqués résident également dans le fait que le corps est utilisé sous la forme d'un catalyseur ou d'un mi- lieu de stockage Lors de l'élimination, les particules accumulées et le catalyseur sont ici séparées et éventuellement réutilisées, d'une manière qui ménage l'environnement. Selon une variante de réalisation de l'invention, le corps est concave et poreux Un tel corps est non seule- ment nettement moins polluant, mais est en outre nettement plus économique que les corps connus jusqu'alors: en rai- son du caractère à pores ouverts concaves, on obtient une accumulation des particules en profondeur dans les pores. L'espace central de liaison entre les pores reste de ce fait ouvert pendant un long temps et n'est obstrué que lorsque tous les pores sont chargés au maximum par des par- ticules Ceci peut être obtenu ici au moyen d'une relation optimale surface/volume des pores réalisant l'absorption. Un corps concave et poreux possède une faible résistance à l'écoulement, pour une vitesse d'absorption des particules, plus élevée que par exemple un filtre formé de fibres ou un matériau mousse Il en résulte un degré accru d'utilisation et une durée de vie utile plus longue et par conséquent une rentabilité plus élevée que précédemment. Une substance de départ particulièrement appro- priée pour la fabrication du corps conforme à l'invention est constituée par un mélange sensiblement homogène de cristaux notamment solubles à l'eau et d'une matière ther- moplastique et dégradable Une telle substance de départ peut être traitée de multiples manières, par exemple par extrusion, moulage par injection, pressage, laminage et analogue Après le traitement, il suffit d'éliminer les cristaux du corps par dissolution Une telle substance de départ peut être traitée d'une manière particuliièrement simple lorsque les cristaux et les matières plastiques sont présents à l'état de poudre Les cristaux sont de préfé- rence des sels solubles dans l'eau, par exemple du chlorure de sodium ou du chlorure de calcium Les cristaux peuvent être également constitués par du glucose. On peut obtenir une homogénéité particulièrement élevée lorsque, conformément à une variante de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, les cristaux d'une solution de la matière plastique dégradable, qui est dissoute dans un solvant, sont ajoutés en mélange et que le solvant est éliminé après le mélange, par exemple par éva- poration. Des caractéristiques avantageuses de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur la base des- quels on va expliquer de façon plus détaillée un corps conforme à l'invention, des substances de départ appro- priées, un procédé pour la fabrication du corps ou des sub- stances de départ ainsi que des applications appropriées du corps, et parmi lesquelles: la figure 1 représente une coupe d'une partie d'un corps à pores ouverts conforme à l'état de la tech- nique; la figure 2 représente une coupe d'une partie d'un corps conforme à l'invention; la figure 3 représente une coupe d'un corps conforme à l'invention, qui est chargé par des particules; et la figure 4 représente une coupe d'une partie d'une substance de départ. La figure 1 représente un matériau mousse à pores ouverts 1 connu comportant des pores en forme de lobes 3 et de la matière plastique à l'état de mousse 2 Dans le cas de l'utilisation du matériau mousse 1 en tant que filtre, les particules filtrées se déposent dans les pores 3. Le corps 4 conforme à l'invention 4 et représenté sur la figure 2 possède une matière plastique biodégradable comportant des pores concaves et poreux 7 Ces pores 7 sont reliés respectivement par l'intermédiaire de plusieurs passages courts 6 à des pores voisins 7 ou à l'extérieur du corps 4 La largeur B des pores 7 se situe de préférence dans la gamme de 20-60 pm et la largeur des passages 6 est égale de préférence à 10-50 pm Le pourcentage en volume des pores 7 est de préférence supérieur à 80 %. La matière plastique 5 est biodégradable, et no- tamment dégradable par action microbienne Le terme dégra- dable signifie ici que le matériau se dégrade complètement en un intervalle de temps admissible du point de vue écono- mique De préférence, le corps 4 est complètement dégradé en l'espace de quelques jours ou de quelques semaines. La matière plastique 5 est constituée par exemple par du bêta-polyhydroxybutyrane, de l'acide lactique ou un composé approprié de cellulose, acide lactique ou de gly- col, ou par un acétate de cellulose La matière plastique 5 peut être également formée d'un copolymérisat d'acide buty- rique avec du valérate La vitesse de dégradation peut être réglée au moyen du pourcentage de valérate En fonction de l'utilisation du corps 4, il convient également d'utiliser des matières plastiques 5, qui par exemple se dissocient uniquement sous l'action de l'humidité de l'air, et ce ici également en des intervalles de temps comparativement courts, par exemple quelques jours ou quelques semaines Le corps 4 est notamment une membrane, mais on peut également ici imaginer d'autres formes. La figure 3 représente un corps 4 chargé de par- ticules Les particules 8 sont ici notamment des particules de suie filtrées ou des catalyseurs filtrés Comme on le voit, en raison du dépôt déjà mentionné plus haut des particules 8 en profondeur dans les pores 7, même dans le cas d'un chargement important, de nombreux passages sont ouverts et par conséquent la résistance d'écoulement est comparativement faible La résistance d'écoulement augmente comparativement relativement lentement dans le cas d'un filtre possédant un corps 4, et un changement du filtre n'est nécessaire que lorsque le filtre est chargé à un pourcentage très élevé par les particules 8 Une faible résistance d'écoulement pour une densité élevée de parti- cules est également extrêmement importante dans un support de catalyseur. On va expliquer ci-après à titre d'exemple un procédé avantageux pour fabriquer une substance de départ conforme à la figure 4 et un corps conforme à l'invention. Selon une première variante opératoire, on mé- lange des granulés mouillés ou non mouillés par un solvant ou une poudre de bêta-poly-hydroxybutyrane à des granulés ou à une poudre de cristaux de chlorure de sodium Les cristaux de chlorure de sodium possèdent un diamètre exté- rieur égal de préférence à 20-60 pm Les cristaux de sodium sont de préférence broyés ou pulvérisés, de sorte qu'ils possèdent une forme approximativement sphérique Le rapport pondéral des deux granulés dans le mélange peut varier dans une gamme étendue Cependant le pourcentage des cristaux de chlorure de sodium est de préférence relativement élevé et dépasse par exemple 70 %. De préférence, on mouille, avant le mélange, les cristaux de chlorure de sodium avec un solvant, par exemple du dichlorométhane, afin d'améliorer de ce fait la capacité d'écoulement. On extrude le mélange par exemple pour former une membrane. Enfin, on extrait par lavage à l'eau les cristaux de chlorure de sodium de la membrane extrudée Ceci peut s'effectuer à une température élevée, par exemple à 800 C. On choisit la température de manière que la membrane ne se déforme pas On laisse alors l'eau s'égoutter, on fait sé- cher la membrane et on la stocke à l'état sec. Un autre procédé avantageux diffère du procédé indiqué plus haut en ce qu'on introduit, avec agitation, les cristaux de chlorure de sodium dans une masse fondue de bêta-poly-hydroxybutyrane Après refroidissement et prise en masse du mélange, on élimine également par lavage à l'eau les cristaux de chlorure de sodium. Les procédés peuvent être mis en oeuvre dans un cycle dans une large mesure fermé On chauffe la lessive salée obtenue lors du lavage et on en fait évaporer l'eau. L'eau évaporée se condense, le sel recristallisé est à nou- veau broyé et est réutilisé comme indiqué plus haut. Le matériau de base obtenu après mélange et agi- tation peut être traité non seulement au moyen d'un procédé d'extrusion, pour un type approprié des matériaux, mais également par moulage par injection, pressage à froid ou à chaud, laminage ou calandrage On peut fabriquer par exemple, en dehors du corps de filtre, également un support de filtre, par exemple un cadre et des éléments de fixation en une ou plusieurs étapes opératoires On fabrique d'une manière très simple et à bon marché par exemple des filtres pour le filtrage de l'air d'alimentation dans des habi- tacles de véhicules automobiles. Comme cela a déjà été mentionné, le pourcentage des cristaux de sel dans le mélange peut ici fortement va- rier en fonction du domaine d'utilisation du corps devant être fabriqué On choisit de préférence le pourcentage de cristaux de manière que, pour une stabilité dimensionnelle suffisante du corps 4, le pourcentage en volume des pores 7 soit relativement élevé, par exemple égal à 80-98 % Au moyen de la taille et de la forme extérieure ainsi que de la répartition des tailles des cristaux, on peut par consé- quent régler d'une manière très simple et précise la taille, la forme et la répartition de taille des pores 7. Ici également, il est par conséquent possible d'avoir une adaptation très simple, mais précise, du corps 4 à l'utili- sation choisie Les pores 7 possèdent de préférence tous approximativement la même taille Cependant, on peut égale- ment imaginer des corps 4, dans lesquels les pores 7 possè- dent des tailles et des formes différentes, selon une ré- partition déterminée. Pour améliorer la stabilité dimensionnelle, on peut mélanger au corps 4 des fibres non représentées ici. Ces fibres sont de préférence également dégradables et sont fabriquées par exemple avec des polymères de l'acide lac- tique ou de l'acide butyrique On peut également imaginer d'utiliser des fibres de carbone, de verre, d'aramide ou d'autres éléments de renforcement orientés Le pourcentage des fibres est fonction de l'utilisation du corps et notam- ment de la charge qu'il doit supporter. Le corps conforme à l'invention convient égale- ment en tant qu'objet, dans lequel une construction légère est essentielle, par -exemple en tant qu'élément de vais- selle, couvert, matériau d'emballage, matériau d'isolation acoustique, en tant qu'article ménager ou en tant que sup- port de denrées alimentaires ou en tant que récipient Dans le cas d'un support pour denrées alimentaires et médica- ments, il est en outre possible de réaliser la délivrance dosée de la denrée alimentaire ou du médicament en raison de la caractéristique à pores ouverts. REVENDICATIONS 1 Corps ( 4) de dimensions stables à pores ( 7) ouverts, notamment pour des filtres servant à filtrer des substances liquides ou gazeuses, en tant que support de catalyseur, milieu de stockage par exemple pour des liquides ou en tant que matériau isolant, caractérisé en ce qu'il est dégradable, notamment biodégradable, par exemple par réaction microbienne, et des particules contenues dans le corps ( 4) peuvent être séparées par auto-séparation du corps. 2 Corps selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par du bêta-poly-hydroxybutyrate. 3 Corps selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir d'un copolymère d'acide bu- tyrique et de valérate. 4 Corps selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir d'acétate de cellulose ou d'un composé de cellulose, d'acide lactique ou d'acide gly- colique biodégradable ou soluble dans l'eau, ou à partir d'acide glycolique polymérisé. Corps selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est complètement dé- gradable en quelques jours ou quelques semaines et notam- ment en moins de 10 semaines. 6 Corps selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est poreux et concave. 7 Corps selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que des éléments de renf or- cement orientés sont introduits en mélange. 8 Corps selon la revendication 6, caractérisé en ce que les pores ( 7) possèdent une largeur de 20-60 pm. 9 Substance de départ pour la fabrication d'un corps selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ca- ractérisée en ce qu'il est constitué par un mélange sensi- blement homogène de cristaux solubles et d'une matière thermoplastique et dégradable ( 5). Substance de départ selon la revendication 9, caractérisée en ce que les cristaux et/ou la matière plas- tique sont constitués par des granulés ou une poudre. 11 Substance de départ selon la revendication , caractérisée en ce que les cristaux possèdent un dia- mètre de 20-60 pm. 12 Substance de départ selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les cris- taux sont des sels solubles à l'eau. 13 Substance de départ selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les cris- taux sont formés de glucose. 14 Procédé pour fabriquer un corps selon la re- vendication 1 ou une substance de départ selon la revendi- cation 9, caractérisé par les étapes opératoires sui- vantes: a) on mélange une matière plastique dégradable ( 5) à des cristaux solubles possédant un diamètre de 10-60 pm, b) on donne une forme prédéterminée au mélange, par exemple par extrusion, et c) on élimine les cristaux par lavage à partir du corps ( 4) par exemple extrudé. Procédé selon la revendication 14, caracté- risé en ce qu'avant le mélange on mouille les cristaux avec un solvant, par exemple du dichlorométhane. 16 Procédé selon la revendication 14, caracté- risé en ce qu'on recouvre les cristaux avec une matière plastique appropriée, pour accroître leur capacité d'écoulement. 17 Procédé selon la revendication 14, caracté- risé en ce qu'on mélange les cristaux dans une masse fondue de la matière plastique. 18 Procédé selon la revendication 14, caracté- risé en ce qu'on introduit en mélange les cristaux d'une solution de la matière plastique dégradable, qui est dis- soute dans un solvant, et qu'après le mélange, on élimine le solvant, par exemple par évaporation. 19 Utilisation du corps selon la revendication 1 pour fabriquer une membrane de filtre pour la filtration de l'air d'alimentation dans des habitacles de véhicules auto- mobiles. Utilisation du corps selon la revendication 1 pour fabriquer un support pour denrées alimentaires. 21 Utilisation du corps selon la revendication 1 pour fabriquer un support de médicament. 22 Utilisation du corps selon la revendication 1 pour fabriquer un matériau de construction léger.