Brevet FR3109162A1 — publié le 20211015

Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée de fibres de polycaprolactone PCL par spunbond, comprenant une étape d’extrusion, une étape de filage et une étape de dépôt sur un collecteur. « figure pour l’abrégé : figure 1 » Procédé de fabrication d’un structure textile non tissée La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une structure textile biodégradable non tissée (ou intissée) de fibres de polymère. Cette structure textile non tissée peut servir à réaliser des membranes qui peuvent notamment être utilisées en vue de la cicatrisation, de la régénération et de la reconstruction tissulaire, y compris les tissus tendineux et le ligament parodontal; de la prévention de la formation d’adhérences ou encore également dans les pansements pour régénérer les tissus et pour minimiser les risques d’infections. Dans le domaine dentaire, il est connu d’implanter ce type de membrane entre la gencive et la racine de la dent, en vue de régénérer le ligament parodontal, qui peut être détérioré, par exemple dans les cas de maladies parodontales. La régénération est aussi bien tissulaire qu’osseuse. La membrane permet de guider la régénération. Dans le domaine maxillofacial, on peut utiliser des membranes pour soulever les sinus. Ce type de membrane est également utilisé dans diverses spécialités chirurgicales afin d’éviter les adhérences tissulaires. Dans le domaine de la chirurgie viscérale par exemple, différentes solutions chirurgicales ont été proposées afin de prévenir la formation d’adhérences après chirurgie : traitement médicamenteux, lambeaux de glissement (graisseux), utilisation de membranes. Les lambeaux locaux peuvent être bénéfiques, mais souvent le résultat est imprédictible. Les membranes sont interposées entre les tissus lésés et les tissus environnants de façon à prévenir les adhérences fibrosiques, inéluctables après toute chirurgie viscérale, tendineuse et/ou nerveuse. Selon l’invention, cette structure textile non tissée est obtenu par un procédé « spunbond » ou filé-lié appliqué à de la polycaprolactone ou PCL. Ce procédé spunbond comprend une étape d’extrusion, une étape de filage et une étape de dépôt sur un collecteur. La PCL présente des propriétés non-inflammatoires (car elle ne relargue pas d’acide modifiant le pH environnant en se dégradant), c’est un polymère viscoélastique, à biodégradation lente, ce qui est favorable à une reconstruction tissulaire. Le PDO présente aussi des propriétés non-inflammatoires, une biodégradation rapide, et il est facilement éliminé de l’organisme par les urines. Il peut être considéré comme un équivalent du PCL dans le cadre de l’invention. Le procédé spunbond s’est avéré empiriquement le plus performant et efficace pour réaliser ce type de structure textile intissée de PCL. Avantageusement, l’étape d’extrusion est une étape d’extrusion par voie fondue, réalisée au moyen d’une extrudeuse. Par conséquent, la PCL n’est pas mélangée à un solvant : c’est le seul apport de chaleur qui permet de l’amener dans un état liquide. La température de la PCL fondue lors de l’étape d’extrusion peut être de 120°C à 180°C, avantageusement de 140°C à 160°C et de préférence de l’ordre de 150°C. Selon une autre caractéristique de l’invention, l’étape d’extrusion peut être précédée par une étape de chauffage de granulés de PCL, avantageusement dans un bac chauffant à vis sans fin qui alimente l’extrudeuse par voie fondue. Avantageusement, l’étape de filage est une étape de filage par jet d’air, réalisée au moyen d’au moins un souffleur d’air ambiant ou froid. Les fils issus de l’extrudeuse peuvent passer entre deux flux d’air froid croisés qui font réduire la section des fils pour obtenir des fibres. Avantageusement, l’étape de dépôt comprend de projeter les fibres de PCL filées par le souffleur d’air de manière aléatoire ou orientée sur le collecteur, qui se présente par exemple sous la forme d’un tapis roulant. Les fibres de PCL peuvent présenter un diamètre de 3μm à 45μm, avantageusement de 9μm à 15μm et de préférence de l’ordre de 11μm à 14 μm. De préférence, la PCL présente une masse moléculaire de 10000 à 120000 g/mol, avantageusement de 60000 à 80000 g/mol et de préférence de l’ordre de 70000 g/mol. L’étape de dépôt peut être suivie par une étape de calandrage à chaud, qui permet d’influer sur les caractéristiques finales de la structure textile, notamment en termes d’aspect, d’épaisseur, d’élasticité ou encore de rigidité. L’invention définit également une structure textile non tissée (ou intissée) d’un polymère obtenu par un procédé de spunbond comprenant une étape d’extrusion, une étape de filage et une étape de dépôt sur un collecteur, caractérisé en ce que le polymère est de la polycaprolactone PCL sous forme de fibres de PCL présentant un diamètre de 3μm à 45μm, avantageusement de 9μm à 15μm et de préférence de l’ordre de 11μm à 14μm. Dans le cadre de l’invention, les fibres de PCL sont dépourvues d’ensimage et avantageusement revêtues, par exemple par greffage, trempage ou pulvérisation, de PolyNaSS (poly (styrène sulfonate de sodium)). Le PolyNaSS est connu pour ses qualités d’anti-adhésion bactérienne, d’où un risque moins élevé d’adhésion de bactéries pouvant causer des infections et pour ses qualités de régénération, de réparation et de reconstruction tissulaire. L’esprit de l’invention réside dans le fait de pouvoir réaliser industriellement une structure textile non tissée de PCL au moyen d’un procédé optimal, qui s’avère être le spunbond dans des conditions particulières. Cette structure textile peut servir à former des membranes pouvant être associées à un substrat et/ou à une autre nappe intissée. La structure textile de l’invention peut encore intégrer d’autres éléments ou composants, comme un substrat céramique. Grâce à l’invention, on peut fabriquer des membranes parodontales, des membranes anti-adhérence, des membranes induites, des treillis de renfort de hernies, des pansements ou encore des structures multicouches utilisées pour le traitement des arthroses dans le cadre de la régénération cartilagineuse. L’invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints, illustrant à titre d’exemple non limitatif, une ligne de production industrielle permettant de mettre en œuvre le procédé spunbond de l’invention. Sur les figures : La Figure 1 est une vue schématique d’une ligne de production industrielle, et La Figure 2 est une vue en plan de la filière utilisée pour extruder la PCL. La ligne de production industrielle de la figure 1 permet de mettre en œuvre le procédé de l’invention pour fabriquer une structure textile non tissée de fibres de polycaprolactone PCL par la technologie dite « spunbond ». Par l’expression « structure textile », on entend tout arrangement de fibres souples entrelacées, enchevêtrées, superposées ou interconnectées de manière constituer un article souple étendu et relativement mince, que l’on peut aussi qualifier de manière non exhaustive de membrane, étoffe, voile, nappe, couche, film, peau, pellicule, enveloppe, etc. Par l’expression « non tissé » ou le terme « intissé », on entend tout produit manufacturé à partir de fibres dont la cohésion interne est assurée par des méthodes mécaniques et/ou physiques, et/ou chimiques et/ou par combinaison de ces divers procédés, à l'exclusion du tissage et du tricotage. Les fibres peuvent être orientées dans une direction particulière ou au hasard sous la forme d’un enchevêtrement non répétitif. La ligne de production industrielle de l’invention comprend trois équipements essentiels, à savoir une extrudeuse 2, un souffleur 3 et un collecteur 4. Ces trois équipements peuvent être complétés avec un bac chauffant 1 et des calandres 5. L’extrudeuse 2 est de préférence une extrudeuse par voie fondue, dans laquelle la polycaprolactone PCL se présente sous la forme d’une masse fondue M. L’état liquide de la polycaprolactone PCL est obtenue uniquement par un apport thermique : la température de la masse fondue M de polycaprolactone PCL dans l’extrudeuse 2 est optimalement de l’ordre de 150°C. On peut cependant prévoir une plage étendue de 120°C à 180°C, et moins étendue de 140°C à 160°C. La polycaprolactone PCL est de préférence de grade médical et présente de préférence une masse moléculaire de 10000 à 120000 g/mol, avantageusement de 60000 à 80000 g/mol et de préférence de l’ordre de 70000 g/mol. Pour atteindre la température optimale, le bac chauffant 1 est disposé en amont de l’extrudeuse 2. Ce bac chauffant 1 comprend un corps globalement cylindrique 10, équipé d’une trémie d’entrée 11 et d’une sortie 12 directement reliée à l’extrudeuse 2. Le corps 10 contient un arbre rotatif 13 supportant une vis sans fin 14. Le bac chauffant 1 comprend également des moyens de chauffage non représentés qui peuvent être électriques, à flamme, etc. Ainsi, les granules G de polycaprolactone PCL sont versées dans la trémie 11 située à proximité d’une extrémité du corps 10. Ces granules G vont à la fois être chauffées par les moyens de chauffage, et malaxées et déplacées par la vis sans fin 14, de telle sorte qu’à l’autre extrémité du corps, la polycaprolactone PCL se présente sous la forme d’une masse fondue M ayant une température telle qu’évoquée ci-dessus, idéalement de l’ordre de 150°C. Cette masse fondue M va sortir du bac par la sortie 12 et parvenir dans l’extrudeuse sensiblement avec la même température. Dans l’extrudeuse 2, la masse fondue M est poussée à travers une filière 21, qui est mieux visible sur la figure 2. Cette filière peut comprendre une vingtaine de trous circulaires 22 ayant un diamètre de l’ordre de 0,5 mm. Le débit de masse fondue M à travers un trou 22 de la filière 21 est de l’ordre de 0,7 g/min. Ces valeurs sont données à titre indicatif. A la sortie de la filière 21, la polycaprolactone PCL se présente sous la forme de filaments Fe ayant un diamètre égal ou légèrement inférieur à 0,5 mm. Ces filaments Fe de polycaprolactone PCL pendent sensiblement parallèlement par gravité à partir de la filière 21, donc sensiblement verticalement vers le bas. Ces filaments Fe de polycaprolactone PCL passent ensuite à travers le souffleur 3, où ils seront filés, c’est-à-dire qu’ils vont subir une réduction de diamètre (ou de section) et un allongement. Le souffleur 3 peut par exemple produire deux flux d’air froid croisés entre lesquels passent les filaments Fe de polycaprolactone PCL, qui sont encore à une température suffisante pour subir une réduction de diamètre. En faisant varier la distance filière 21/souffleur 3, la pression et la hauteur des flux d’air, on fait varier le diamètre des fibres F entre 3μm et 45μm. Plus la distance filière 21/souffleur 3 est grande et plus les fibres sont épaisses. Plus la pression des flux d’air est grande et plus les fibres sont fines. Plus la hauteur des flux d’air est grande et plus les fibres sont fines. Pour une distance filière/souffleur de l’ordre de 60 à 80 cm, une pression de flux d’air de 2 à 4 bars, et une distance souffleur/collecteur de 30 cm à 50 cm, le diamètre des fibres F à la sortie du souffleur est de l’ordre de 11 μm à 14 μm. Les fibres F de PCL sont ensuite recueillies sur un collecteur 4, qui peut se présenter sous la forme d’un tapis roulant 41 monté en boucle sur deux rouleaux 42. Le dépôt aléatoire des fibres B va former une structure textile V qui se déplace sur le tapis 41 vers un poste de calandrage comprenant par exemple deux calandres 5. La structure textile V y est contrainte, à une température pouvant varier de 30 à 80 °C. Le calandrage final influe sur les caractéristiques de la structure textile Vc, et notamment sur son apparence (gaufrée, ajourée, lisse, etc), son élasticité, sa rigidité, son épaisseur, etc. En revanche, le diamètre des fibres F restent inchangés. La structure textile calandrée Vc est finalement enroulée pour former un rouleau Rv qui peut être facilement manipulé et stocké. De manière générale, les fibres F peuvent être disposées de manière aléatoire, ou encore de manière orientée. Toutes les fibres F de la structure textile Vc peuvent avoir la même orientation, ou en variante, elles peuvent avoir des orientations déterminées différentes, par exemple d’une couche à l’autre. La densité des fibres peut être constante ou non sur l’épaisseur de la structure textile: elle peut varier selon un gradient continu progressif ou au contraire par palier. On pourrait envisager une structure textile avec plusieurs couches de densités différentes. Cette structure textile non tissée de fibres de polycaprolactone PCL, obtenu industriellement par le procédé spunbond de l’invention, peut servir à fabriquer des membranes parodontales, des membranes anti-adhérence, des treillis de renfort de hernies, des pansements ou encore des structures multicouches utilisées pour le traitement des arthroses dans le cadre de la régénération cartilagineuse. On peut par exemple envisager une structure multicouche complexe comprenant : - un substrat céramique, qui peut comprendre du ou être constitué de phosphate tricalcique, et plus particulièrement de phosphate tricalcique β (βTCP), - une interface de cohésion, qui peut être réalisée par imprégnation d’un polymère, tel que de la polycaprolactone PCL, et - une membrane, formée à partir d’une structure textile non tissée de fibres de PCL de l’invention, qui a été revêtue de PolyNaSS. Ainsi, grâce à l’invention, on peut produire de manière industrielle une structure textile non tissée de fibres de PCL. Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée de fibres de polycaprolactone PCL par spunbond, comprenant une étape d’extrusion, une étape de filage et une étape de dépôt sur un collecteur. Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon la revendication 1, dans lequel l’étape d’extrusion est une étape d’extrusion par voie fondue, réalisée au moyen d’une extrudeuse par voie fondue (2). Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon la revendication 2, dans lequel la température de la PCL fondue lors de l’étape d’extrusion est de 120°C à 180°C, avantageusement de 140°C à 160°C et de préférence de l’ordre de 150°C. Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l’étape d’extrusion est précédée par une étape de chauffage de granules de PCL, avantageusement dans un bac chauffant (1) à vis sans fin (14) qui alimente une extrudeuse par voie fondue (2). Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de filage est une étape de filage par jet d’air, réalisée au moyen d’au moins un souffleur d’air ambiant ou froid (3). Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon la revendication 5, dans lequel l’étape de dépôt comprend de projeter les fibres de PCL filées par le souffleur d’air (3) de manière aléatoire ou orientée sur le collecteur, qui se présente avantageusement sous la forme d’un tapis roulant (4). Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres de PCL présentent un diamètre de 3μm à 45μm, avantageusement de 9μm à 15μm et de préférence de l’ordre de 11 μm à 14 μm. Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la PCL présente une masse moléculaire de 10000 à 120000 g/mol, avantageusement de 60000 à 80000 g/mol et de préférence de l’ordre de 70000 g/mol. Procédé de fabrication d’une structure textile non tissée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de dépôt est suivie par une étape de calandrage à chaud. Structure textile non tissée d’un polymère obtenu par un procédé de spunbond comprenant une étape d’extrusion, une étape de filage et une étape de dépôt sur un collecteur, caractérisé en ce que le polymère est de la polycaprolactone PCL sous forme de fibres de PCL présentant un diamètre de 3μm à 45μm, avantageusement de 9μm à 15μm et de préférence de l’ordre de 11 μm à 14 μm. * * *