Brevet FR2951614A1 — publié le 20110429

L'invention concerne des poudres de diverses natures traitées par un procédé de fixation de molécules comportant des ammonium quaternaires(AQ).Ces poudres peuvent être constituées de produits minéraux tels que,par exemple ,Silice ,Silicates naturels ou synthétiques, terres d'infusoire telles que Kieselghur ou Célite, Carbonates insolubles naturels ou synthétiques, 10 Phosphates tricalciques, sans que cette liste soit limitative. Elles doivent être insolubles dans l'eau et leur granulométrie doit être de préférence de 5 à 500 microns.Elles peuvent également être constituées de Polymères tels que :polyamide, polyoléfines, polyacrylates, polycarbonates, polystyrènes , thermoplastiques et thermodurcissables, sans que cette liste soit limitative.Ces polymères peuvent être obtenus en 15 poudre soit par broyage, soit par polymérisation directe des monomères en phase aqueuse ou solvant suivant de nombreuses variantes connues.La granulométrie souhaitée est de préférence de 5 à 500 microns. Les molécules comportant un ou plusieurs AQ sont connues pour posséder un pouvoir destructeur vis-à-vis de nombreuses bactéries ou virus.De ce fait , les dites molécules sont 20 largement utilisées dans des formulations destinées à l'hygiène dans l'habitat, en milieu hospitalier ou autres .Etant solubles dans l'eau, elles doivent être utilisées à une certaine concentration pour être efficaces.Après utilisation, elles se retrouvent dans la phase aqueuse traitée ou sont éliminées et peuvent de ce fait créer une pollution durable. A l'inverse, les poudres obtenues suivant l'invention retiennent à leur surface les AQ fixés par 25 un procédé décrit ci après et ces AQ ne peuvent donc pas se retrouver dans l'environnement. Ces poudres peuvent servir à filtrer les milieux aqueux pour diminuer ou détruire les populations microbiennes ou être fixées sur un substrat textile. Les textiles ainsi traités peuvent servir à de nombreuses applications dans le domaine hospitalier :masques respiratoires, champs opératoires, blouses.Dans la vie quotidienne, masques et vètements de 30 protection, sous vètements peuvent mettre en oeuvre ces textiles traités.Ces tissus ou intissés imprégnés des dites poudres peuvent servir à la fabrication de filtres destinés à la purification de l'air ou de milieux aqueux. Le brevet FR05/10070 du 3 oct 2005 décrit une technologie concernant les poudres de polyamide sur lesquelles par l'intermédiaire d'un diisocyanate, on fixe des AQ en utilisant les 35 groupes ûNH- des chaines polyamidiques.Ceci limite le champ d'application de ce brevet aux polyamides et aux molécules d'AQ possédant un groupe fonctionnel ûOH ou ûNH2 par ex, susceptible de réagir avec un isocyanate.De même le brevet EP0952168A de Toray Industries nous enseigne comment obtenir un copolymèregreffé comportant des radicaux AQ.Cette technique nécessite la mise en oeuvre d'au moins un monomère comportant un atome 40 d'halogène et se trouve limitée plus généralement aux polymères thermoplastiques. La présente invention a un caractère beaucoup plus général car elle peut mettre en oeuvre tout type de molécules comportant des AQ et de nombreux types de poudres polymèriques ou minérales. DESCRIPTION DE L'INVENTION 45 Pour obtenir les poudres suivant l'invention, on utilise le principe de la réaction décrite dans le brevet Japonais JP7089907 du 04/04/1995 dont les droits n'ont pas étés maintenus et qui se trouve donc maintenant dans le domaine public.Dans ce brevet, l'inventeur fait réagir un pyrophosphate ou un polyphosphate alcalin avec un chlorure ou un bromure d'AQ pour obtenir une poudre insoluble ayant des caractéristiques bactéricides . -1- 2951614 -2- On a découvert qu'en effectuant cette réaction en présence d'une poudre du type décrit plus haut, dispersée en phase aqueuse, on obtient sur la surface de la poudre en question un film adhérent insoluble dans l'eau.Ce film compte tenu de la faible quantité d'AQ mis en jeu, de préférence de 0,5 à 5% du poids de poudre,ne change pas l'aspect ni les caractérisques physiques de la dite poudre,granulométrie,porosité et surface spécifique en particulier. Le cycle des opérations peut par exemple être le suivant : a)Imprégnation ou mouillage de la poudre avec une solution d'un sel d'AQ soluble. b)La poudre imprégnée est traitée par une solution saline d'un acide à poids moléculaire de préférence supérieur à 100. c)La poudre est séchée et le produit de réaction forme en surface de la poudre un film fortement adhérent insoluble dans l'eau. Des variantes de cette séquence peuvent être utilisées comme le montrent les exemples qui suivent,en particulier imprégnation et réaction peuvent avoir lieu simultanément.Un traitement complémentaire consiste à éliminer par lavage le sel,en général chlorure ou bromure de sodium formé au cours de la réaction. Une caractéristique essentielle de l'invention est l'activité biocide exceptionelle des poudres obtenues.En effet,pour expliciter ce phénomène,on mesure, dans le même inoculum dont on a déterminé la concentration bactérienne en UFC/ml,l'activité anti bactérienne : D'une part,de la poudre suivant l'invention dispersée dans cet inoculum à une dose fixée de x grammes pour 100 ml par exemple. Ces x grammes contiennent une quantité d'AQ fixée au moment de la fabrication de la dite poudre de y grammes(y étant en général de 1% à 5% de x). D'autre part du même AQ qui a servi de base à la fabrication de la poudre suivant l'invention mis en solution dans ce même inoculum à une concentration équivalente,soit y grammes pour l 00ml. On constate que la dispersion de la poudre suivant l'invention est au minimum deux fois plus active que l'AQ mis en solution. Ce résultat est d'autant plus remarquable que la dite poudre est insoluble dans l'eau et que son activité biocide en dispersion aqueuse se maintient au cours de filtrations et dispersions successives en phases aqueuses polluées.11 est donc possible d'utiliser ce type de poudres pour la décontamination de l'eau par filtration sans laisser de traces d'AQ dans l'eau traitée et en utilisant des quantités d'AQ sans commune mesure avec celles qu'il aurait fallu utiliser si cette même eau avait été traitée directement par ce même AQ en solution.Ce résultat surprenant et inattendu confirme le côté novateur des poudres suivant l'invention. 50 EXEMPLES EXEMPLE N° 1 Matières premières : ARQUAD 210-50 250 ml 15 BIONYL 650 10 Kg Tripolyphosphate de sodium 64 g Eau 27 litres ARQUAD 210-50 est le chlorure de didecyl dimethyl ammonium fabriqué par AKZO 20 NOBEL BIONYL 650 est une poudre compacte de polyamide 6 de granulométrie 50 µ de provenance Poly-Bio.Par gramme de poudre la surface spécifique est de 5m2 25 Mode opératoire : - Dans un réacteur agité on disperse à température ordinaire les 10 Kg de BIONYL 650 dans 27 litres d'eau - On ajoute progressivement les 250 ml d'ARQUAD 210-50 en agitant 10 min environ pour 30 homogénéiser - On ajoute sans cesser d'agiter une solution de 64 g de polyphosphate de sodium dans 3 litres d'eau. - Chauffer à 80°C et agiter 30 min environ - Eliminer l'eau restante ,éventuellement sous vide,et porter à 100°C jusqu'à obtention d'une 35 poudre sèche fluide. Le contrôle de la poudre obtenue montre que la granulométrie et la surface spécifique sont res tées identiques. -3- 10 -4- -TEST D'ACTIVITE de la poudre obtenue : 7,2 g de cette poudre sèche sont introduits dans 100 ml d'un inoculum contenantl09 5 UFC d'Escherizia Coli par ml et dispersés par agitation. Les résultats suivants ont été obtenus : Après 5 min d'agitation 106 UFC/ml " 10 min " 102 UFC/ml " 20min " 0 UFC/ml 10 EXEMPLE N° 2 MATIERES PREMIERES : 15 ARQUAD 210-50 25 ml BIONYL 615 l Kg Tripolyphosphate de sodium 6,4 g Eau 2,7 litres 20 BIONYL 615 est une poudre de polyamide 6 à forte porosité de granulométrie 15 microns fabriqué par la société POLY-BIO Le mode opératoire est identique à celui de l'exemple n° 1 La poudre obtenue fait l'objet d'un test d'activité bactéricide suivant la norme UNE-EN1040 sur la bactérie Staphylococcus Aureus. 25 A la concentration de 0,05 % de poudre dans l'inoculum testé ,la réduction est supérieure à 5 Log Compte tenu de la teneur en AQ de cette poudre,ceci correspond à 6 ppm environ d'ARQUAD 210-50 Pour obtenir le même résultat AKZO NOBEL recommande pour cet AQ une concentration de 30 12 àl6 ppm. EXEMPLE N° 3 Non tissé imprégné de poudre : 35 MATIERES PREMIERES : BIONYL 650 traité suivant l'exemple N° 1 Non tissé de 30 g/m2 environ composé de fibres de polypropylène à 70% et de fibres de polyéthylène à 30% 40 On utilise la technique de poudrage puis de fixation de la poudre sur le non tissé mis au point par la Société FIBROLINE suivant laquelle la poudre est fixée par fusion superficielle de la fibre à une température très inférieure à la température de fusion du polyamide. Deux grammages de poudre ont été produits : 20 g /m2 de poudre 45 40g/m2 de poudre Les non tissés imprégnés obtenus sont testés suivant la norme JIS L 1902 utilisée pour controler l'activité biocide de textiles spéciaux. Pour passer cette norme,le coéfficient utilisé doit être supérieur à zéro. Le coéfficient obtenu pour le non tissé à 20 g/m2 est de 0,023 et de 1,3 pour 40 g/m2 50 Les bactéries testées sont :S.aureus,E.coli,Pseudomonas aeruginosa,Kiebsiella pneumoniae. 2951614 -5- EXEMPLE N° 4 MATIERES PREMIERES : BIONYL 650 C + Eau +BARDAC 22 solution à 50% +Polyphosphate de sodium(CAS 68915-31-1) Le Bionyl 650 C de provenance POLY-BIO est une poudre de polyamide 6 compacte de granulométrie 50 microns ne possédant pas de pouvoir de rétention bactérienne à l'inverse des poudres de polyamides poreuses décrites dans le brevet FRA 2.799.387 Le BARDAC 22 de provenance LONZA est une molécule comportant un AQ. Ce produit est soluble dans l'eau. Dans un ballon d'un litre,on introduit 100g de BIONYL 650 C et environ 200m1 d'eau. On agite pour bien mouiller.On ajoute 2,5g de BARDAC 22 sous agitation.Sans cesser d'agiter,on introduit dans le même ballon une solution formée de 0,64g de polyphosphate de sodium dans 50 ml d'eau.Le ballon est mis sous rota vapeur pour évaporer la totalité de l'eau en l hr environ. La poudre finale obtenue est testée du point de sa capacité biocide.Pour ce faire,on utilise un inoculum provenant d'eaux usées et comportant 105 UFC /ml. .La poudre est tout d'abord lavée 5 fois par mélange à 10% dans l'eau distillée et filtrations 20 successives. La poudre lavée est introduite dans l'inoculum à 10% en poids. Après deux min d'agitation la disparition des bactéries est totale. EXEMPLE N° 5 MATIERES PREMIERES 25 BIONYL 608,eau, BARDAC 22,polyphosphate de sodium. Le BIONYL 608 est une poudre de polyamide 6 de granulométrie 8 microns de provenance POLY-BIO.Sa porosité élevée lui confère un pouvoir de rétention bactérienne important. A titre d'exemple,mise en dispersion à10% en poids dans un inoculum d'E. coli à 10g UFC /ml,cette poudre absorbe environ l09 bactéries par gr de poudre. 30 Le mode opératoire est identique à celui de l'exemple 4.La poudre obtenue est référencée BIONYL 608 F 1 P 1.Elle est testée du point de son activité biocide par agitation dans un inoculum identique à celui de l'exemple 4 à la concentration de 10% de poudre en poids .Le tableau suivant résume les résultats obtenus après dix min d'agitation. 40 g de poudre BIONYL 608 F 1 P 1 a été lavée 5 fois avec chaque fois 400 ml d'eau pendant 35 deux heures à température ambiante.Entre deux mouillages la poudre a été chaque fois filtrée et séchée . Temps de contact Colonies présentes Réductions en log Témoin inoculum 105 à 106 germes /litre Non lavé 0 6 1" lavage 0 6 2eme lavage 0 6 3eme lavage 0 6 4e'e lavage 10 5 5eme lavage 10 5 40 EXEMPLE N° 6 MATIERES PREMIERES : Silice de WR GRACE SP 537-11092,eau, BARDAC 22,tripolyphosphate de sodium La silice utilisée est une poudre de granulométrie 100 à 200 microns. Dans un ballon d'un litre on introduit 100 g de silice,200 ml d'eau et 2,5g de BARDAC 22. Par agitation on obtient une sorte de pâte à laquelle on ajoute une solution de 0,64 g de tripolyphosphate de sodium dans 50 ml d'eau.On agite 10 min et met le contenu du ballon au rotavateur.Après séchage,il faut démotter pour obtenir à nouveau une poudre homogène. La poudre finale obtenue est référencée BIOSIL Fi P 1. Avec le même mode opératoire,on obtient une poudre référencée BIOSIL F 1 P2 en utilisant le 15 Polyphosphate de sodium(CAS 68915-31-1). Sur l'inoculum précédent et dans les mêmes conditions ,la réduction bactérienne est totale en 10 min. EXEMPLE N° 7. 20 CONTROLE de VINFICATION Le contrôle de vinification se fait sur un jus de vin de Champagne de Cramant obtenu par pressurage sur un filtre à plaques.le jus est limpide et riche en sucres.Ce jus est normalement traité au sulfite de potassium pour sélectionner le milieu fermentaire. Un échantillon du jus avant sulfitage et avant fermentation alcoolique est prélevé,référencé El 25 Un autre échantillon en fin de fermentation et avant sulfitage est référencé E2.Les produits El et E2 ont été mis en contact avec 5% de BIONYL 608 F1P1 ,puis agités pour permettre le maintien en suspension de la poudre.Le tableau suivant résume les résultats obtenus : Les chiffres indiqués sont en UFC/ml. Reference Bactéries Levures Moisissures Dates production Dates de tests E l 103 105 0 04/09/07 10/09/07 E l BIONYL F I P 1 0 103 0 04/09/07 10/09/07 E2 0 105 0 08/10/07 23/10/07 E2 BIONYL F1P1 0 103 0 08/10/07 26/10/07 E2 105 105 Important 08/10/07 26/10/07 E2 BIONYL F1P1 103 0 0 08/10/07 26/10/07 30 Les mesures ont été effectuées avec les cuit dip de MERCK.Le BIONYL 608 F1P1 a montré son efficacité pour contrôler la population fermentaire avant fermentation alcoolique,ce qui est nécessaire pour tous les types de vin pour empêcher la fermentation malo lactique non souhaitée pour les vins blancs et les champagnes.Le BIONYL 608 F1P1 peut donc se 35 substituer avantageusement au traitement bisulfitique classique. EXEMPLE N° 8 MATIERES PREMIERES : CELITE 650,eau,BARDAC 22,tripolyphosphate de sodium 40 La CELITE 650 est une terre d'infusoire de même nature que le KIESELGHUR,de granulométrie 100microns environ. Mode Opératoire : Dans un réacteur agité,on introduit 10 Kg de poudre de CELITE 650 et 25 litres d'eau. -6- 2951614 -7- On agite pour bien mouiller la poudre et ajoute sans cesser d'agiter 1,05 Kg de Bardac 22. Une fois l'homogénéisation obtenue ;on ajoute dans la masse agitée une solution formée de : 5 252 g de polyphosphate de sodium dans 61 d'eau. Au cours de cette opération,une phase huileuse se forme peu à peu absorbée par la poudre Celite.Lorsque le milieu est à nouveau homogène ;on met sous rotavapeur pour éliminer l'eau en agitant. La poudre obtenue est dénommée BIOSIL 650 F1P1. 10 Contrôle de l'activité Biocide du BIOSIL 650F1P1. 10 g de BIOSIL 650F1P1 sont dispersés et agités dans 100 ml d'un inoculum dont la charge en bactéries est exprimée en UFC/ml. Référence Bactéries en UFC/ml Réduction bactérienne en Log Inoculum initial 106 0 CELITE 650 10 min 106 0 BIOSIL650FIP12min 0 6 Inoculum initial 10' 0 BIOSIL 650 F1P1 2 min 0 7 Le BIOSIL 650 F1P1 permet une destruction totale des germes en deux min ou moins. Cette capacité Biocide se maintiendra dans le temps comme l'a montré le tableau ci-dessus. REVENDICATIONS1)Poudre minérale ou organique biocide, insoluble dans l'eau, comportant en surface un sel d'ammonium quaternaire, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par : -Imprégnation ou mouillage de la poudre avec une solution d'un sel d'ammonium quaternaire soluble. - Traitement de la poudre imprégnée par une solution saline d'un acide à poids moléculaire de préférence supérieur à 100. - Séchage de la poudre, le produit de réaction formant en surface de la poudre un film fortement adhérent résistant à l'eau. 2)Poudre suivant la revendication 1 dont la granulométrie est de préférence comprise entre 5 et 500 µm. 3)Poudre suivant les revendications 1 et 2,caractérisée en ce qu'elle est composée de polymères organiques tels que polyamides,polyoléfines,polystyrène,polyacrylates, thermoplastiques et thermodurcissables 4)Poudre suivant les revendications 1,2 et 3,caractérisée en ce qu'elle est composée de polyamide 6 et possède une porosité élevée. 5) Poudre suivant les revendications 1,2 et 3 caractérisée en ce qu'elle est composée de polyamide 6 et possède un caractère compact. 6)Poudre suivant les revendications 1 et 2,à caractère minéral, caractérisée en ce qu'elle est composée de silice ;silicates naturels ou synthétiques, carbonates insolubles naturels ou synthétiques, phosphates tricalciques. 7)Poudre suivant les revendications 1,2 et 6,caractérisée en ce qu'elle est composée de terres d'infusoire telles que Kieselghur ou Célite. 8)Poudres suivant l'une des revendications 1 à 7 caractérisées en ce que l'ammonium quaternaire utilisé est un sel de diméthyl didecyl ammonium. 9)Poudres suivant l'une des revendications 1 à 8 pour lesquelles le sel d'ammonium quaternaire est traité par une solution saline d'un acide de poids moléculaire supérieur à 100. l0)Poudres suivant l'une des revendications 1 à 9 pour lesquelles la solution saline utilisée est un polyphosphate . 11)Poudres suivant l'une des revendications 1 à 9 pour lesquelles la solution saline utilisée est un tripolyphosphate. 12)Poudres suivant l'une des revendications 1 à 9 pour lesquelles la solution saline utilisée est un pyrophosphate.