CA1156411A

CA1156411A - Microporous siloxane polymer membrane, and process for its preparation

Info

Publication number: CA1156411A
Application number: CA000352051A
Authority: CA
Inventors: Louis-Philippe Blanchard; Luu Le Duc
Original assignee: BLANCHARD LOUIS PHILIPPE
Current assignee: BLANCHARD LOUIS PHILIPPE
Priority date: 1980-05-15
Filing date: 1980-05-15
Publication date: 1983-11-08

Abstract

Membrane microporeuse à base de polymère siloxanique et d'un additif capable de donner naissance à des micropores traversant la membrane, lorsqu'on évapore la solution de polymère. Procédé de fabrication de cette membrane. Application: fabrication de poumons artificiels à dimensions réduites.Microporous membrane based on siloxane polymer and an additive capable of giving rise to micropores passing through the membrane when the polymer solution is evaporated. Method of manufacturing this membrane. Application: manufacture of artificial lungs with reduced dimensions.

Description

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L'invention concerne une membrarle microporeuse à base de polydiméthylsiloxane ainsi qu'un procéclé de fabrication de cette membrane. Plus précisément, l'invention se rapporte au développement d'une membrane microporeuse pour poumons arti~
ficiels faisant intervenir dans une solution de polymère poly-siloxanique, éventuellement en présence d'un catalyseur, un additif, de préf~rence le perchlorate de lithium ou dè rnagné-sium, cet additif étant capable de donner naissance à de.s micropores traversant la membrane, lorsqu'on ~vapore la solu-tion.
En chiruryie cardiaque, les cas de transplantation etde réparation du coeur et des poumons défaillants sont devenus de plus en plus nombreux. Tout au long de ces opérations, l'acte chirurgical nécessite que toute la circulation sanguine arri-vant au coeur soit drainée à l'extérieur de l'organisrne et renvoyée dans la circulation artérielle. Cette dérivation circulatoire totale doit donc avoir recours à la fois à une pompe, analogue du coeur naturel, et à un oxygénateur ou pou-mon artificiel capable de fournir à l'organisme un sang oxyg~-né débarassé de tout excédent de gaz carbonique.
Des recherches ont été menées de facon constante afinde réaliser des dispositifs aussi efficaces que possible. Tan-dis que les pompes impliquent presque toujours un écrasement de tuyau, les échanges gazeux peuvent se faire suivant diffé-rents mécanismes, soit pas contact direct du sang avec la pha-se gazeuse comme dans les oxygénateurs à bulles, à films ou à
disques, soit par la perm~ation des gaz à -travers une surface solide comme dans les oxygénateurs à membrane.
Dans le cas des oxygénateurs à contact direct, à cause des dommages excessifs causés aux constituants sanguins, l'u-tilisation ne peut être prolongée au-delà de 4 à 6 heures.
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Les oxygénateurs à membrane, au contraire, permettent des traiternents qui peuvent durer plusieurs jours, voire plu-sieurs sema:ines. Cette tol~rance, en terme de durée d'appli-cation, devient particulièrement intéressante et meme essen-tielle lorsqu'on envisage l'utilisation de ces appareils pen-dant de longues périodes comme aide respiratoire.
Etant donné l'intérêt croissant des poumons artifi-ciels à membrane, de nombreuses e5tudes ont été menées depuis quelques années dans le but d'améliorer la performance de ces appareils. Au point cle vue rnécanique, le design des circuits d'écoulement particuliers dans la phase sanguine a apporté un accroissement substantiel des transferts gazeux. Cependant, pour réaliser des rendements comparables à deux des oxygéna-teurs à contact direct, il reste encore à r~duire davantage la r~sistance au passage gazeux de la membrane. On a proposé
de remplacer les membranes continues et épaisses en poly-diméthylsiloxane utilisées fréquemment jusqu'à maintenant, par des membranes ultraminces support~es par l'incorporation d'un réseau de tissus. On a aussi propos~ l'utilisation des fibres cellulosiques imprégnées de polysiloxane ou de films poreux en polypropylène recouverts d'une couche très fine d'un polymère hémocompatible tel les polyalkylsulphones ou le per-fluorobutyrate d'éthylcellulose. Cependant, une solution plus simple serait de créer directement une structure poreuse dans les membranes en polysiloxane déjà existantes.
Dans la recherche des membranes synthétiques qui peu-vent donner un rendement acceptable aux oxygénateurs artifi-ciels à membrane, plusieurs critères ont été établis. D'abord au point de vue de transfert gazeux, la membrane doit être extrêmement perméable à l'oxygène et au gaz carbonique. Elle doit de préférence être plus perméable au gaz carbonique ~56411 qu'à l'oxygène a~in de compenser partiellement l'in~galité des gradients de pression partielle (de l'ordre de 7~0 mmHg pour 1'oxygène et de ~7 mmHg pour le gaz carbonique). Ceci vient du fait que dans le sang veineux, les pressions partielles de C~2 et d'~2 sont respectivement 8~ et 46 mmHg tandis que dans la phase gazeuse de l'appareil, celles-ci sont de 750 et 0 mmHg respectivement - la pression partielle de CO2 ne pouvant etre en effet inférieure à zéro.
Aussi, dans le but de réaliser des transferts gazeux comparables à ceux du poumon naturel surtout lorsqu'on a une surface d'échange limitée - habituellement inférieure à 5 m2 (dans le poumon naturel, cette surface est supérieure à 50 m2) - très souvent on doit fabriquer des membranes artificielles minces. Elles doivent, dans ce cas, être exemptes de perfo-rations (communément appelées "pinholes" ou trous d'épingle, c'est-a-dire des perforations dont l'ouverture tout en étant petite, et presque invisible à l'oeil nu, est assez grande pour que des bulles d'air puissen' y passer) et avoir des proprie-tés mécaniques convenables pour pouvoir r~sister aux diffé-rences de pression utilisées. Enfin, pour satisfaire un der-nier critère également important, ces membranes doi~ent être anti-thrombogènes (c'est-à-dire empêcher la formation de caillots dans le sang~, chimiquement non-réactives avec le sang et posséder une constante diélectrique élevée de fa,con à ne pas avoir de forces de surface suffisamment importantes pour dénaturer les protéines du plasma.
Dans le but de rencontrer ces normes, plusieurs mem-branes à base de cellophane, de polyéthylène, d'éthyl cellulo-se et de Teflon (marque de commerce) ont été fabriquées et mises aux essais. Elles ont cependant toutes été éliminées -principalement à ~ause de leurs trop faibles taux de diffu-1~56~
sion gazeux - et remplacés par des membranes à base de poly-siloxane. Ces dernières rencontrent plusieurs des critères cités ci-dessus. Elles sont biologiquement inertes et pos-sèdent une perm~abilité particulièrement élevée à l'oxygène.
Le tableau 1 montre les valeurs de la perméabilité à l'oxy-gène des membranes fabriquées à partir de diff~rents poly-mères en commençant avec celle à base de polydiméthylsilo-xane. Les membranes fabriquées à partir de ce dernier poly-mère possèdent aussi une autre propriété unique à savoir celle d'être sélectivement perméables à certains gaz. Utilisées dans un système gaz-gaz, elles laissent passer de 4 à 6 fois plus de qaz carbonique que d'oxygène. Cette sélectivité est encore ampli~iée lorsque ces membranes sont utilisées dans un système gaz-sang puisque le gaz carbonique est plus solu-ble dans le plasma que ne l'est l'oxygène.
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TABLEAU I - Perméabi.llté à l'oxygène des membranes fabriquées à partir de différents polymères.
Polymère v.... .__ _ _ ~ Po (barrer)*
.. .... __ . ... ~ ~
Dim~thyl.si.loxane 600 Fluorosilicone 110 Caoutchouc naturel 24 Ethyl cellulose 21 Polyéthylane, basse densité 8 Polycarbonate 1.6 Polystyrène 1.2 Polyéthylène, hau-te densité 1.0 Acétate de cellulose 0.8 Polychlorure de vinyle 0.1 Nylon 6 0.04 Teflon (marque de commerce) 0.004 ~ 1 barrer = 10 10 cm3 (STP) cm sec cm2 cmHg .
Malgré toutes ces caractéristiques fort intéressantes en soi, le plus grand défaut des membranes à base de pol~si-loxane utilisées dans les oxygénateurs artificiels reste en-core au niveau de leurs résistances mécaniques. Le manque de force de cohésion dans le polymère nécessite en effet que des membranes relativement épaisses soient fabriquées. La per-formance des oxygénateurs se trouve ainsi diminuée, tandis que son volume d'amorçage augmente proportionnellement avec la surface totale de la membrane utilisée.
Pour pallier a cet inconvénient du polysiloxane, deux solutions ont été proposées et mises en application:
1. ajouter un support aux membranes minces en leur incorporant un réseau de tissus; 841 ~
The invention relates to a microporous membrane based on polydimethylsiloxane as well as a manufacturing process for this membrane. More specifically, the invention relates to development of a microporous membrane for artificial lungs files involving in a poly-siloxane, optionally in the presence of a catalyst, a additive, preferably ~ lithium perchlorate or dè rnagné
sium, this additive being capable of giving rise to de.s micropores passing through the membrane, when ~ vaporizes the solu-tion.
In cardiac surgery, cases of transplantation and repair of the failing heart and lungs have become more and more numerous. Throughout these operations, the act requires that all of the blood flow arrives before the heart is drained outside the organism and returned to the arterial circulation. This derivation circulation must therefore have recourse to both pump, analogous to the natural heart, and to an oxygenator or my artificial able to supply the body with oxygen blood ~ -born free of any excess carbon dioxide.
Research has been carried out constantly in order to make devices as effective as possible. Tan-say pumps almost always involve crushing of gas, gas exchanges can take place according to different mechanisms, or not direct contact of blood with the pha-gaseous as in bubble, film or discs, either by perm ~ ation of gases through a surface solid as in membrane oxygenators.
In the case of direct contact oxygenators, because excessive damage to blood components, the cannot be extended beyond 4 to 6 hours.
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Membrane oxygenators, on the contrary, allow which may last several days or even longer sieurs sema: ines. This tolerance, in terms of duration of application cation, becomes particularly interesting and even essen-when considering the use of these devices for long periods as a respiratory aid.
Given the growing interest in artificial lungs, membrane skies, numerous studies have been carried out since a few years in order to improve the performance of these appliances. From a mechanical point of view, the circuit design of particular flow in the blood phase brought a substantial increase in gas transfers. However, to achieve yields comparable to two of the oxygenates ters with direct contact, there is still more to reduce resistance to gaseous passage of the membrane. We proposed replace continuous and thick poly membranes dimethylsiloxane frequently used until now, by ultrathin membranes supported ~ es by incorporation of a network of tissues. We also proposed ~ the use of cellulosic fibers impregnated with polysiloxane or films porous polypropylene covered with a very thin layer of hemocompatible polymer such as polyalkylsulphones or ethylcellulose per-fluorobutyrate. However, a solution simpler would be to directly create a porous structure in already existing polysiloxane membranes.
In the search for synthetic membranes which can-wind give acceptable performance to artificial oxygenators membrane skies, several criteria have been established. First from the point of view of gas transfer, the membrane must be extremely permeable to oxygen and carbon dioxide. She should preferably be more permeable to carbon dioxide ~ 56411 that oxygen has ~ in to partially compensate for the inequality of partial pressure gradients (around 7 ~ 0 mmHg for Oxygen and ~ 7 mmHg for carbon dioxide). This comes the fact that in venous blood the partial pressures of C ~ 2 and d ~ 2 are respectively 8 ~ and 46 mmHg while in the gas phase of the device, these are 750 and 0 mmHg respectively - the partial pressure of CO2 cannot indeed be less than zero.
Also, in order to carry out gas transfers comparable to those of the natural lung especially when you have a limited exchange area - usually less than 5 m2 (in the natural lung, this surface is greater than 50 m2) - very often we have to make artificial membranes thin. In this case, they must be free from perfo-rations (commonly called "pinholes" or pinholes, that is to say perforations whose opening while being small, and almost invisible to the naked eye, is large enough to air bubbles can pass through it) and have properties mechanical tees suitable for being able to withstand the various pressure pressures used. Finally, to satisfy a last-deny also important criterion, these membranes must be anti-thrombogens (i.e. preventing the formation of blood clots ~, chemically non-reactive with blood and have a high dielectric constant of fa, con not to have sufficiently large surface forces to denature plasma proteins.
In order to meet these standards, several mem-branes based on cellophane, polyethylene, ethyl cellulo-se and Teflon (trademark) were manufactured and put to the test. However, they have all been eliminated -mainly because of their too low diffusion rates 1 ~ 56 ~
gaseous ion - and replaced by poly-based membranes siloxane. These meet several of the criteria cited above. They are biologically inert and pos-have a particularly high perm ~ ability to oxygen.
Table 1 shows the values of the oxygen permeability.
gene membranes made from different poly ~ rents mothers starting with that based on polydimethylsilo-xane. The membranes made from this latter poly-mother also own another unique property namely that to be selectively permeable to certain gases. Used in a gas-gas system, they allow 4 to 6 times to pass more carbon dioxide than oxygen. This selectivity is still ampli ~ ed when these membranes are used in a gas-blood system since carbon dioxide is more soluble ble in plasma than oxygen is.
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TABLE I - Oxygen permeability of the membranes manufactured from different polymers.
Polymer v .... .__ _ _ ~ Po (strike out) *
.. .... __. ... ~ ~
Dim ~ thyl.si.loxane 600 Fluorosilicone 110 Natural rubber 24 Ethyl cellulose 21 Polyethylene, low density 8 Polycarbonate 1.6 Polystyrene 1.2 Polyethylene, high density 1.0 Cellulose acetate 0.8 Polyvinyl chloride 0.1 Nylon 6 0.04 Teflon (trademark) 0.004 ~ 1 crossbar = 10 10 cm3 (STP) cm dry cm2 cmHg .
Despite all these very interesting characteristics in itself, the biggest defect in pol-based membranes loxane used in artificial oxygenators remains core in terms of their mechanical resistance. The lack of cohesive force in the polymer indeed requires that relatively thick membranes are made. The per-oxygenation formance is thus reduced, while its priming volume increases proportionally with the total surface area of the membrane used.
To overcome this disadvantage of polysiloxane, two solutions have been proposed and implemented:
1. add support to thin membranes by incorporating a network of tissues;

2. modifier la structure chimique du poly~ère.
Malheureusement, ni-l'un ni l'autre de ces deux métho-des n'a donné des résultats satisfaisants. Dans le premier cas, les membranes possèdent une résis~ance m~canique suffi-sante mais l'existence meme du réseau-support r~duit considé-rablement la surface utile d'~change. Dans cette catégorie, seules les membranes ultraminces (25~ m) incorporant un sup-port en polyester, fabriquées récemment par Kolobow et ses collaborateurs (Kolobow, T.; ~ayano,, F., Weathersby, P.K., "Dispersion casting thin and ultrathin fabric-reinforced sili-cone rubber membrane for use in the membrane lung". Medical Instrumentation, Vol. 9, No. 3, May-June lg75). présentent des taux de transfert gazeux acceptables. Les risques de formation de "pinholes" étaient cependant élevés lors de la fabrication de ces membranes, de sorte qu'une technique de moulage à double épaisseur a dû etre employée. Quant à la deuxième méthode, Peirce et Dibelius (Peirce, E.C., II, Dibelius, N.R., "Ihe membrane lung: studies with a new high ~. , ~ . . ~
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permeability copolymer membrane". Trans. Amer. Soc. Artif.
Int. Organs, Vol. 14, pO 220 (1968)) de la compagnie General Electric ont développé un copolymère à base de polycarbonate et de polydiméthylslloxane. Les membranes fabr.iquées par ce produ.it (25~m épaisseur) sont solides, yrace a la struc-ture cristalline du polycarbonate, mais leurs taux ~e diffu-sion gazeux sont aussi beaucoup moins élevés - les coe~fi-cients de perméabilité du copolymère étant inférieurs à ceux des polysiloxanes purs. Petersen et Rozelle (Peters~n, R.J., Rozelle, L.~., "Provide ultrathin membranes for evalua-tion in blood oxygenators". Contract No. NIH-NHLI-71-2364D, National Heart and Lung Institute, Bethesda, Maryland,Annual Report, July 1972) ont suggéré de réduire l'épaisseur de ces membranes, en les moulant sur une surface liquide telle que l'eau, afin de diminuer leurs résistances au passage gazeux.
Avec cette technique, ils ont réussi en effet à produire des membranes ultraminces, mesurant seulement 14,000 A (1.4 ~m) en épaisseur, permettant ainsi des taux de transfert de gaz de 10 à 15 fois plus grands que ceux des membranes commer-ciales en polycarbonate-diméthylsiloxane. Le remaniement de ces membranes trop minces est cependant extrêmement délicat.
Devant de tels inconvénients des membranes continues à base de siloxane, certaines équipes se sont orientées vers des membranes épaisses (de l'ordre de la centaine de microns) mais de type microporeux.
Ainsi Lautier et ses collaborateurs ~Lau~ier, A.; Rey, P., Bizot, J., Faure, A., Sausse, A., Laurent, D., ("Compari-son of gaseous transfers through synthetic membranes for oxy-genators". Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs, Vol. 15, : 30 p. 144 (1969)) ont publié en 1969 les résultats de leurs expé-riences in vitro effectuées avec plusieurs membranes fabri-11564~
quées par la compagnie Rhône-Poulenc en France. Celles-ci qui consistent simplement en une lndllction de siloxane sur un feu--trage de fibres synthékiques d'acétate de cellulose sont ex-trêmement perméables aux gaz respiratoires (sans présenter cependant aucune sélectivité en phase gaz-gaz) et restent im-perméables à l'eau. Un peu plus tard, Eiseman ek son groupe (Eiseman, B.; Birnbaum, D., Leonard, R.; Martinez, F.J., "A
new yas permeable membrane for b:lood oxygenators". Surgery, Gynecology and Obstetrics, Vol. 135, p. 732, Nov. (1972)) réalisaient aussi avec succès des exp~riences in vitro et in vivo, utilisant cette fois une membrane microporeuse fabri quée en disposant du Teflon (marque de commerce) expansé sur un support tissé synthétique. Cette membrane, mesurant 5 mm en épaisseur et ayant des ouvertures de pore.s de 0.5 à 1.1 micron à la surface, est relativement inerte et possède des taux de transfert gazeux de 3 à 4 fois plus grands que ceux des membranes à base de siloxane conventionnelles.
Tout récemment, deux nouveaux polymères - les poly-16 C18 et le perfluorobutyrate ~'éthyl cellulose - ont été présentés respectivement par Ketteringham (Ketteringham, J., Zapol, W., Birkett, J., ~elsen, L., Massucco, A., Raith, C., "A high permeabilit~, non porous, blood compatible membrane for mem~rane lungs in vivo and in vitro performance". Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs, Vol.
21, p. 224 (1975)) and Petersen (Petersen, R.J., Roselle, L.T., "Ethylcellulose perfluorobutyrate: a highly non-thrombogenic fluoropolymer for gas exchange membranes". Trans.
Amer. Soc. Artif. Int. Organs, Vol. 21, p. 242 (1975)) co~me étant des nouveaux produits encore plus hémocompatibles que ceux à base de siloxane. Leurs perméabilités à l'oxygène et au gaz carbonique ne se situent cependant qu'à environ un 1~564~
dixième de celles des polydiméthylsiloxanes, de sorte que des membranes extrêmement minces (1 à 2 ~m) (moul~es sur un sub-strat microporeux en polypropylène) ont d~ être fabriqu~es.
Au point de vue d'hémocompatibilit~, ces nouvelles membranes sont très intéressantes, puisqu'elles pourraient per-mettre une réduction de la dose d'héparine nécessaire au pro-cessus d'anticoagulation du sang. Cependant leurs capacités d'échange gazeux sont encore loin d'atteindre celles des mem-branes microporeuses~
Afin de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus, l'invention propose un procédé de fabrication de membranes microporeuses, caractérisé en ce qu'il consiste à Eormer une solution à base d'un polymère siloxanique, ajouter à la solu-tion obtenue un additif capable de donner naissance à des micropores traversant la membrane lorsqu'on évapore la solution, solubiliser l'additi~ si ce dernier n'est pas déjà
complètement soluble dans la solution, obtenir une membrane par moulage, et vulcaniser cette dernière.
Le polymère siloxanique qui est mis en solution est de préférence un polydiméthylsiloxane. Par exemple, on peut utiliser un polyphényl-diméthylsiloxane, ou un polyvinyl-diméthylsiloxane, seul ou en présence de silice. C'est ainsi qu'un'mélange approprié est constitué de polyphényl-diméthylsiloxane contenant 18,5% de silice. Un autre mélange est constitué de polyvinyl-diméthylsiloxane contenant 15% de silice. Enfin, un autre m~lange est constitu~ de polyvinyl-diméthylsiloxane contenant 22% de silice.
Le polymère siloxanique que l'on utiliser pour former la solution se vulcanise de préférence à chaud, auquel cas, on ajoute un catalyseur à la solution. Ce catalyseur, est bien connu en soi, et peut comprendre un peroxyde, tel que ~ ~ 5B4 ~ 1 le peroxyde de 2,4-dichlorobenzoyle.
De préférence, le catalyseur est soluble dans la solu-tion.
En ce qui regarde l'additif, on peut utiliser un sel inorganique, inerte vis-à-vis du catalyseur et du polymère, soluble dans la solution, qui ne joue qu'un rôle de précipi-tant pendant l'évaporation et peut être extrait de la membrane après sa vulcanisation.
On préfère utiliser un additif qui est soluble dans l'eau et les alcools.
Par exemple, cet additif pourrait etre le perchlorate de ]ithium, mais on pourrait aussi utiliser le perchlorate de magnésium. Evidemment, tout autre sel inorganique remplis-sant les conditions mentionnées ci-dessus pourrait aussi être utilisé dans la préparation de la membrane selon l'in-vention.
Selon une des réalisations de l'invention, on met en une solution homogène tout l'ensemble constitué par le polymère siloxanique, le catalyseur et l'additif.
~O La solution est forrnée de préférence à partir d'au moins un solvant principal capable de dissoudre le polymère siloxanique et d'un diluant capable de solubiliser l'addi-tif. Le solvant principal a, de préférence, un point d'é-bullition plus bas que celui du diluant. Le solvant prin-cipal peut etre choisi dans le groupe constitué par le chloroforme, le benzène, le toluène et le xylène tandis que le diluant est, de préférence, constitué par l'isobutanol.
Le rnélange solvant principal/diluant aura de préfé-rence le rapport 50/50.
Lorsque l'on utiliser comme solvant principal un mélange constitué de chloroforme et de xylène, le diluant l ~ S ~
comprendra de préférence l'isobutanol.
On préfère effectuer la vulcanisation à une tempéra-ture inférieure à environ 418~K durant une période d'au plus 10 minutes.
Bien que la concentration du polymère dans la solution ne soit pas critique, elle varie de préférence entre environ 9 g à 11 g par 100 ml de solution.
Quant au catalyseur, il est présent dans la solution en quantités qui peuvent varier jusqu'à environ 20% en poids par rapport au polymère. Par exemple, on pourra wtiliser environ 2% de catalyseur, mais l'utilisation de quantités variant entre 4 et 7% de catalyseur par rapport au poids de polyrnère est aussi satisfaisante.
L'additif peut etre utilisé à raison de 2,5 à 10% en poids par rapport au poids de polymère. On pr~fère utiliser environ 7,5% en poids d'additi~ par rapport au polymère.
Selon un autre aspect de l'invention, la membrane mi-croporeuse à base de pol~mere siloxanique est caractérisee par une épaisseur entre environ 75 et 100~ m; un taux de transfert gazeux exprimé en GTR x 10 3, d'environ 40,000 à 65,000 pour le C~2 et environ 30,000 à 60,000 pour l'oxygène, une élongation maximum exprimée en % variant entre 350 et 400, une contrainte à la rupture exprimée en kPa variant entre 2000 et 3000, une distribution de pores dont la densité varie entre 4 x 106 à
4.8 x 106 pores/cm2 dont environ 65% mesurent 0.7 + 0.1flm et environ 35% mesurent 3.0 - 0.5~ m.
~'invention va maintenant etre illustrée à partir de trois types de produits, soit:

1 ~$~4 ~ 1 - le Silastic ~45 *: un polyphényl-diméthyl~iloxane contenant 18.5% de silice, - le Silastic 436 *: un polyvinyl-diméthylsiloxane contenant 22% de silice, et - le Silastic 740 *: ~gaLement un polyvinyl-diméthyl-siloxane mais contenant seulement 15% de silice.
Ces trois siloxanes sont de qualité dite médicale et appartiennent à la cat~gorie des élastomères se vulcanisan-t à
chaud, i.e. nécessitant l'addition d'un catalyseur. A cette fin, on a utilisé du Luperco CST *, un produit de (Pennwalt) Lucidol, N.~. qui consiste en un peroxyde de 2,4 dichloro-benzoyl mélangé à de l'huile de siloxane (50% actif). Celui-ci se présente sous forme de pâte et possède l'avantage d'etre ~acilement dissous dans la solution de polymère.
Les siloxanes mentionnés ci-haut et le catalyseur, s'ils sont mis en solution, évapor~s et vulcanisés, ne donne-ront comme résultat que des membranes continues. Dans le but d'obtenir des membranes microporeuses, il est nécessaire d'ajouter à la solution de départ un additif, par exemple, un sel inorganique - le perchlorate de lithium. Celui-ci, tout en étant inerte vis-à-vis du catalyseur et du polymère, ne jouera qu'un rôle de précipitant pendant l'étape d'évapo-ration et sera extrait de la mernbrane après sa vulcanisa-tion. Sa présence dans la solution cause, à mesure que les solvants s'évaporent, une séparation de micro-phases, c'est-à-dire des gouttelettes d'une phase liquide, contenant l'addi-tif et le diluant, dispersées à l'int~rieur d'une seconde pha-se (contenant le polymère et le solvant principal). Ceci don-ne naissance, lorsque l'évaporation est complète, à des pores très fins traversant la membrane.
* Marque de commerce l ~S~
Parmi de nombreuses étapes conduisant à la formation de la membrane proprement dite, la toute première et aussi la plus importante du procéd~ actuel consiste à mettre en une solution homogène tout l'ensemble polymère-catalyseur-additif. Cette opération nécessite une attention particulière puisqu'une variation dans la concentration de pol~nère ow dans la composition du système de solvant utilisé peut avoir des effets directs sur la qualité des membranes obtenues.
Selon l'invention, la mise en solution deg polysiloxa nes peut comporter en plus des solvants principaux (bons sol-vants, vis-à-vis le polymère), un diluant (solvant faible ou non solvant). La présence de ce dernier non seulement solu-bilise le perchlorate de lithium (qui, normalement n'est pas dissous dans les bons solvants pour les polysiloxanes) mais aussi crée la séparation de phases d~cri~es précédemrnent, la-quelle est indispensable au processus de formation des micro-pores.
Dans le choix des constituants pour ce système de solvant, il serait utile de mentionner que les solvants prin-cipaux doivent avoir de préférence un point d'~bullition plusbas que celui du diluant. Ceci, afin que le pouvoir solvant du système diminue progressivement à mesure que les solvants s'évaporent et que la s~paration de phases ait lieu aussi lentement que possible.
Dans les exemples qui vont suivre, le chloroforrne (point d'ébullltion 60~C~ a été choisi co~ne un des solvants principaux, tandis que l'isobutanol (point d'ébullition environ 107~C) a été utilisé comme diluant. La raison du choix de ces 2 composés est tout d'abord que le CHC13 est non seulement un solvant très volatil mais il est aussi un des meilleurs solvants pour les ~lastomères de siloxane. La 1 ~5~4 1 3L
durée d'agitation requise pour mettre ces polyrnères en solu-tion est moins longue avec ce solvant qu'avec d'autres hydro-carbures tels le benzène, le toluène ou le xylène connus comme étant leurs bons solvants. Notons aussi en passant que la solution du Silastic 445* dans le chloroforme est transparen-te, tandis que celles de ce meme polymère dans les autres sol-vants sont opaques.
Quant à l'utilisation de l'isohutanol comme diluant, alors que celui-ci est un non-solvant vis-à-vis les si]oxanes comme tous les autres alcools, il est cependant le seul qui possède une vitesse d'évaporation convenable. De plus, il peut, dans un mélange 50/50 avec le chloroforme, dissoudre des quantités importantes de perchlorate de lithium tout en restant compatible avec les autres composants de la solution.
Mentionnons enfin que le chloroforme, s'il est employé
seul comme solvan-t principal, ne donnera pas toujours les meilleurs résultats. Sa vitesse d'~vaporation trop grande peut en effet laisser apparaltre des bulles dans la membrane à la fin de la période de séchage. Par conséquent, il peut être nécessaire d'ajouter à celui-ci un deuxième solvant qui aura un point d'ébullition plus élevé. Le xylène (un mélange de ses 3 isomères, point d'ébullition de 138 à 143~C) a été uti-lisé à cette fin et plusieurs essais ont montr~ que les meil-leurs résultats son-t obtenus lorsque ce dernier est présent dans la système en proportion à peu près égale à celle du premier solvant.
L'invention va maintenant etre illustrée à l'aide de l'exemple qui suit, lequel est donné à titre purement illus-tratif.
* Marque de Commerce -14~
, l~B4~1 EXEMPLE
La gomrne de siloxane (20 g) est coupée en petits morceaux et laissée gonfler dans le chloroforme (100 ml) pen-dant 12 heures. Le gel qui en résulte est so~nis à une ag.i-tation mécanique au moyen d'un "Stedi-Speed Adjustable Stirrer"
réglé à une vitesse allant de 600 à 900 rpm, pendant une à
deux heures ou jusqu'à la dissolution complète du polymère.
Le volume total de la solution est ensuite ramene par ~vapo--ration à environ 80 ml après quoi on ajoute au mélange le xylène (70 ml) et ensuite l'isobutanol (60 ml~, portant la concentration du polymère à environ 10 g/100 ml. Le cataly-seur (Luperco CST *) est ajouté maintenant à la solution et tout le système est bien agité à une vitesse de 1500 rpm pen-dant une demi-heure ou jusqu'à ce qu'on obtienne un mélange parfaitement homogène.
Dans le but d'obtenir des membranes microporeuses qui font l'objet de la présente invention, des quantités appro-priées de perchlorate de lithium - di.ssous préalablement dans une petite quantité d'acétone (25 ml) - ont ~té ajoutées à la solution de polymère, vers le fin des étapes décrites pré
cédemment.
La solution de siloxane et d'additifs obtenue au ter-me de la période d'agitation, bien homogène en apparence, peut contenir des microgels ou des grosses particules de silice.
Ceux-ci sont responsables, dans la plupart des cas, de la formation des points faibles dans la membrane lesquels, sous l'application d'une forte pression, pourront donner naissance aux indésirables "pinholes". Ce problème peut etre évité en effectuant une clarificatlon de la solution avant son utili-sation dans les étapes subséquentes. Etant donné la viscosi-* Marque de Commerce ':
1~5641 1 té élevée de la solution, c'est la centrifugation qui s'est avérée etre le procédé le plus efficace pour effectuer cette clarification. Pour uniformiser autant que possible les ré-sultats (au point de vue des propriétés mécaniques), toutes les solutions préparées ont été centrifugées à une rnêroe vites-se équivalente, de 10,000 g pendant une demi-~eure, A la fin de cette étape, la solution clarifiée a été
retirée avec soin des tubes à centrifugation afin d'~viter que des bulles d'air soient entraînées à l'intérieur du liquide visqueux. On procéda à ce moment à l'opération de moulage.
La méthode utilisée fut celle à l'air libre ("dispersion-casting"), c'est-à-dire sans application d'une pression exté-rieure dans des moules en aluminium recouverts d'une couche de Teflon * tla présence de cette couche a pour but de fac;liter le décollement de la membrane après sa vulcanisation). Ces moules, d'un diamètre de 12 cm et d'une hauteur de 3 cm, reposent sur un plateau à supports réglables ajusté parfai-tement à l'horizontale. Tout ce système est placé durant la phase d'évaporation à l'intérieur d'un four équipé d'un ven-tilateur. Une fois la solution de polymère coulée dans lesmoules, les solvants s'évaporent à la température du four (303 K) pendant environ une heure. En variant le volume de la solution déposé dans chaque moule, on obtient des mem-hranes ayant des épaisseurs mesurant de 25 à 150~ m.
L'évaporation des solvants une fois terminée, laisse au fond des moules un mince film translucide d'un plastique mou qui ne possède aucune résistance. La w lcanisation qui suit consiste alors à créer des ponts entre les chaînes de polymère de fa,con à transformer ce film en une membrane ayant toute l'élasticité d'un véritable caoutchouc. Pour ce faire, * Marque de Commerce 1~6~11 les moules contenant le ~ilm de polymère étaien-t placés à
l'intérieur d'un four chauffé à ~ pour environ 10 minutes.
L'agent de vulcanisa-tion, le peroxyde de 2,4-~ichlorobenzoyl dispersé dans le film, se détruira sous l'action de la cha-leur en libérant des radicaux libres, qui amorceront, dès qu'ils rencontreront les groupements organiques attach~s aux chai'nes de polymère, le processus de vulcanisation.
Lorsque cette opération est complétée, les moules sont refroidis à l'air ambiant. Ensuite les membranes sont décol-lées et coupées en disques de 8 cm de diamètre avant d'être soumises aux différentes mesures de caractéri,sation qui sui-vent. Pour les membranes continues, ceci termine la longue procédure de fabrication. Cependant, dans le cas des membranes microporeuses, un trempage d'une durée d'une heure dans un excès de méthanol sera nécessaire afin d'enlever tout le per-chlorate de lithium qui a été incorporé dans la solution de départ et qui a été cristallisé au cours de l'étape d'~vapo-ration. Ces membranes seront par la suite séchées à l'air libre et seront disponibles pour la caractérisation.
Le paramètre de fabrication influençant le plus forte-ment les caractéristiques physiques des membranes microporeu-ses est le teneur de l'additif utilisé (le perchlorate de lithium). Dans le tableau 2 nous présentons les résultats obtenus lors des mesures de caractérisation des membranes microporeuses fabriquées sous diverses conditions. Ces résul-tats sont comparés à ceux rapportés dans la lit~éxature pour différents autres types de membranes dont un grand nombre sont disponibles sur le marché. Nous avons inclus également dans la dernière colonne de ce tableau une analyse microsco-pique de la surface des membranes, basée sur des données ob-tenues à l'aide d'un microscope électronique à balayage.

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On constate en premier lieu qu'en augmentant la teneur en perchlorate de lithium de 2~5 à 10% (pourcentage en poids, par rapport au polymère), le taw~ de transfert gazeux des membranes au~mente rapidement. ~vec seulement une addition de 7.5% du LiCl04 dans la sclution de moulage, la capacité
de transfert des yaz C02 et ~2 des membranes microporeuses dépasse de lO à lOO fois celles de la plupart des membranes non-microporeuses, y comprises les membranes minces préparées à partir du copolymère poly(carbonate~dimé-thylsiloxane) ou les membranes ultraminces en polyalkylsulphones sur support de polypropylène.
Le pourcentage d'élonyation maximal et la contra:inte à la rupture de ces membranes microporeuses diminuent par con-tre avec l'augmentation du pourcentage d'additif. Cette dimi-nu-tion n'est cependant pas significative et, bien que les valeurs de la contrainte à la rupture de ces membranes de polysiloxane soient inférieures à celles des membranes en poly(carbonate-diméthylsiloxane) par exemple, ceci ne signi-fierait pas que les premières membranes sont moins résistantes Celles-ci ont et peuvent en effet avoir des épaisseurs beau-coup plus importantes.
Enfin, l'analyse microscopi~ue de la surface des mem-branes nous montre que les taux de transfert gazeux de ces membranes microporeuses peuvent etre reliés à la distribution, à la densité ainsi qu'à la dimension des pores. ~vec une te-neur de 2.5% en LiCl04, les membranes ont une densité d'envi-ron 4 x 106 pores/cm2 dont 35% de ces pores ont un diamètre de l micromètre et le reste de 2.5 + 0.2 micromètres. Malgré
cette grande densité de pores, les taux de transfert du gaz carbonique et de l'oxygène de ces membranes restent encore près de ceux des membranes non-microporeuses. Ceci signifi~

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~ ~5~4 :~ ~
ra,it donc que la plupart des pores vus à l'un comme à l'autre coté de la membrane ne traversent pas toute l'épaisseur de celle-ci~
En augmentant la teneur en LiClO~ de 2.5 à 7.5, les taux de transfert gazeux des membranes atteignent maintenant une valeur de 4.~3 x lO GTR pour le C02 et 3.41 x 107 GTR
pour l'02, soit de 15 à 50 fois de plus que dans le dernier cas. I.a densité des pores de ces membranes passe auss:i de ~ x 106 à ~.8 x 106 pores/cm2. Parmi ceux-ci, ~5% mesurent, 0.7 ~ O.l ~m en diamètre et un autre 35% 3.0 ~ O.5f~m.
En utilisant une teneur de 10% en LiCl04, soit la valeur presque maximale de la solubilité de cet additif dans le système de solvant utilis~, la distribution des pores à
la surface des membranes devient irrégulière. I,a dimension des pores est aussi très variée, certains peuvent mesurer plus de 7 micromètres en diamètre, ce ~ui explique les valeurs élevées des taux de transfert gazeux de ces membranes.
Dans le but d'étudier I'effet d'autres additifs sux les propriétés des membranes,lors de la préparation de la solution de moulage, le perchlorate de lithium Eut substitué
par un de ses homologues, le perchlorate de magnésium (ce sel inorganique étant plus soluble que le premier dans le système de solvant actuel). Les résultats obtenus, bien qu'acceptables, ne sont cependant pas aussi intéressantS~
Il est donc possible de préparer des membranes micro-poreuses à base de polydiméthylsiloxane en utilisant un sys-tème de solvan1, et un additif appropriés. Le système de sol-vant peut contenir en plus des solvants principaux pour le polymère, un solvant ~aible ou un non-solvant capable de dis-soudre l'additif en question. La solution de polymère etd'additif doit cependant être homogène avant le moulage et les ~ ~ 5 ~
quantités solvant-non-sol.vant-additif devraient etre propor-tionnées de fa,con à ce que la séparation de phases a.it lieu à un moment faborable durant l'~vaporation.
L'utilisation d'une concentration d'environ 10 g/100 ml de Silastic 4~5* dans un mélange composé de propor-tions a peu près égales de chloroforme, de xylène et d'isobutanol sernble donner des meilleurs résultats.
L'additif le plus approprié à ajouter dans la solution de polymère pour causer une séparation de phases lors de l'étape de formation de la membrane est le perchlorate de li-thium. Dans ce dernier cas, une teneur d'environ 8% par rap-port au polymère de ce composé inorganique est suffisan'ce pour produire un accroissement substantiel du taux de transfert des gaz, tout en limitant le diamètre des pores apparaissant à la surface de la membrane à l'intérieur de 3 ou 4~m. Le but de cette restriction étant d'~viter un bloquage éventuel des pores du à une pénétration des constituants cellulaires du sang tels que les globules rouges ou les plaquettes.
Avec une augmentation des taux de transfert des gaz C02 et ~2 de l'ordre de 20 à 50 fois par rapport a ceux des membranes en polysiloxane conventionnelles, les membranes mi-croporeuses fabriquées selon le procédé de la présente inven-tion présentent beaucoup d'avantages4 La dimension de l'oxygé-nateur peut, par exemple, être r~duite de façon considérable, diminuant du mëme coup la quantité de sang d'amor~age néces-saire à chaque opération. Certains modèles de poumons arti-ficiels implantables mis au point récemment pourront béné-ficier également des avantages de ces nouvelles membranes. La réduction du volume de l'appareil éviterait en effet certains problèmes rencontrés lors de son installation dans la cage thoracique.
* Marque de commerce 2. modify the chemical structure of the poly ~ era.
Unfortunately, neither of these two methods des has given satisfactory results. In the first cases, the membranes have a resis ~ ance m ~ canique suffi-health but the very existence of the support network reduces ~
the useful surface area of exchange. In this category, only ultrathin membranes (25 ~ m) incorporating a sup-wearing polyester, recently manufactured by Kolobow and its collaborators (Kolobow, T .; ~ ayano ,, F., Weathersby, PK, "Dispersion casting thin and ultrathin fabric-reinforced sili-cone rubber membrane for use in the membrane lung ". Medical Instrumentation, Vol. 9, No. 3, May-June lg75). present acceptable gas transfer rates. The risks of formation of "pinholes" were however high during the manufacture of these membranes, so that a technique of double thickness molding had to be used. About the second method, Peirce and Dibelius (Peirce, EC, II, Dibelius, NR, "Ihe membrane lung: studies with a new high ~. , ~. . ~
1 ~ 5B ~
permeability copolymer membrane ". Trans. Bitter. Soc. Artif.
Int. Organs, Vol. 14, pO 220 (1968)) of the company General Electric have developed a polycarbonate-based copolymer and polydimethylslloxane. The membranes manufactured by this product (25 ~ m thick) are solid, yrace has the struc-polycarbonate crystal size, but their rates ~ e diffuse gaseous gases are also much lower - the coe ~ fi-copolymer permeability cients being lower than those pure polysiloxanes. Petersen and Rozelle (Peters ~ n, RJ, Rozelle, L. ~., "Provide ultrathin membranes for evalua-tion in blood oxygenators ". Contract No. NIH-NHLI-71-2364D, National Heart and Lung Institute, Bethesda, Maryland, Annual Report, July 1972) suggested reducing the thickness of these membranes, by molding them on a liquid surface such as water, to reduce their resistance to gas passage.
With this technique, they have indeed succeeded in producing ultrathin membranes, measuring only 14,000 A (1.4 ~ m) thick, allowing gas transfer rates 10 to 15 times larger than those of commercial membranes polycarbonate-dimethylsiloxane sections. The reshuffle of these too thin membranes is however extremely delicate.
Faced with such disadvantages of continuous membranes based on siloxane, some teams have turned to thick membranes (around a hundred microns) but microporous type.
Thus Lautier and his collaborators ~ Lau ~ ier, A .; Rey, P., Bizot, J., Faure, A., Sausse, A., Laurent, D., ("Compari-son of gaseous transfers through synthetic membranes for oxy-genators ". Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs, Vol. 15, : 30 p. 144 (1969)) published in 1969 the results of their in vitro experiments carried out with several membranes manufactured 11564 ~
quées by the Rhône-Poulenc company in France. These who simply consist of an injection of siloxane on a fire--trage of synthetic fibers of cellulose acetate are ex-extremely permeable to respiratory gases (without no selectivity in the gas-gas phase) and remain permeable to water. A little later, Eiseman ek his group (Eiseman, B .; Birnbaum, D., Leonard, R .; Martinez, FJ, "A
new yas permeable membrane for b: lood oxygenators ". Surgery, Gynecology and Obstetrics, Vol. 135, p. 732, Nov. (1972)) also successfully performed in vitro and in vitro experiments vivo, this time using a microporous membrane fabricated quée by having expanded Teflon (trademark) on a synthetic woven backing. This membrane, measuring 5 mm in thickness and having pore.s openings from 0.5 to 1.1 micron at the surface, is relatively inert and has gas transfer rates 3 to 4 times greater than those conventional siloxane membranes.
Just recently, two new polymers - poly-16 C18 and perfluorobutyrate ~ 'ethyl cellulose - were presented by Ketteringham respectively (Ketteringham, J., Zapol, W., Birkett, J., ~ elsen, L., Massucco, A., Raith, C., "A high permeabilit ~, non porous, blood compatible membrane for mem ~ rane lungs in vivo and in vitro performance ". Trans. Amer. Soc. Artif. Int. Organs, Vol.
21, p. 224 (1975)) and Petersen (Petersen, RJ, Roselle, LT, "Ethylcellulose perfluorobutyrate: a highly non-thrombogenic fluoropolymer for gas exchange membranes ". Trans.
Bitter. Soc. Artif. Int. Organs, Vol. 21, p. 242 (1975)) co ~ me being new products even more hemocompatible than those based on siloxane. Their oxygen permeability and carbon dioxide, however, are only about one 1 ~ 564 ~
tenth of that of polydimethylsiloxanes, so that extremely thin membranes (1 to 2 ~ m) (molded on a sub-microporous polypropylene strat) had to be manufactured.
From a hemocompatibility point of view, this news membranes are very interesting, since they could reduce the dose of heparin required to stopped blood anticoagulation. However their abilities gas exchange rates are still far from reaching those of the members microporous branes ~
In order to overcome the disadvantages mentioned above, the invention provides a method of manufacturing membranes microporous, characterized in that it consists in Eormer a solution based on a siloxane polymer, add to the solution tion obtained an additive capable of giving rise to micropores passing through the membrane when the solution, solubilize the additi ~ if the latter is not already completely soluble in the solution, obtain a membrane by molding, and vulcanize the latter.
The siloxane polymer which is dissolved is preferably a polydimethylsiloxane. For example, we can use a polyphenyl-dimethylsiloxane, or a polyvinyl-dimethylsiloxane, alone or in the presence of silica. This is as well as a suitable mixture consists of polyphenyl-dimethylsiloxane containing 18.5% silica. Another mix consists of polyvinyl-dimethylsiloxane containing 15% of silica. Finally, another mixture is made of polyvinyl dimethylsiloxane containing 22% silica.
The siloxane polymer that is used to form the solution is preferably vulcanized when hot, in which case, a catalyst is added to the solution. This catalyst is well known per se, and may include a peroxide, such as ~ ~ 5B4 ~ 1 2,4-dichlorobenzoyl peroxide.
Preferably, the catalyst is soluble in the solution.
tion.
Regarding the additive, we can use a salt inorganic, inert with respect to the catalyst and the polymer, soluble in the solution, which only acts as a precipitate both during evaporation and can be extracted from the membrane after its vulcanization.
We prefer to use an additive which is soluble in water and alcohols.
For example, this additive could be perchlorate of] ithium, but we could also use perchlorate of magnesium. Obviously, any other inorganic salt filled the above mentioned conditions could also be used in the preparation of the membrane according to the vention.
According to one of the embodiments of the invention, we put in a homogeneous solution all the assembly constituted by the siloxane polymer, catalyst and additive.
~ O The solution is preferably formed from minus a main solvent capable of dissolving the polymer siloxane and a diluent capable of dissolving the additive tif. The main solvent preferably has a point of e-lower boiling than that of the diluent. The main solvent cipal can be chosen from the group consisting of chloroform, benzene, toluene and xylene while the diluent is preferably constituted by isobutanol.
The main solvent / diluent mixture will preferably be refers to the 50/50 ratio.
When using as the main solvent a mixture of chloroform and xylene, the diluent l ~ S ~
preferably include isobutanol.
It is preferred to carry out the vulcanization at a temperature ture less than about 418 ~ K for a period of at most 10 minutes.
Although the concentration of the polymer in the solution is not critical, it preferably varies between about 9 g to 11 g per 100 ml of solution.
As for the catalyst, it is present in the solution in amounts which can vary up to about 20% by weight compared to the polymer. For example, we could use about 2% catalyst, but the use of quantities varying between 4 and 7% of catalyst relative to the weight of Polyrnère is also satisfactory.
The additive can be used at a rate of 2.5 to 10% in weight relative to the weight of polymer. We prefer to use about 7.5% by weight of additi ~ relative to the polymer.
According to another aspect of the invention, the mid-membrane cropper based on pol siloxane mother is characterized by a thickness between about 75 and 100 ~ m; a transfer rate gaseous expressed in GTR x 10 3, from around 40,000 to 65,000 for the C ~ 2 and about 30,000 to 60,000 for oxygen, an elongation maximum expressed in% varying between 350 and 400, a constraint at rupture expressed in kPa varying between 2000 and 3000, a distribution of pores whose density varies between 4 × 10 6 to 4.8 x 106 pores / cm2 of which approximately 65% measure 0.7 + 0.1flm and about 35% measure 3.0 - 0.5 ~ m.
~ The invention will now be illustrated from three types of products:

1 ~ $ ~ 4 ~ 1 - Silastic ~ 45 *: a polyphenyl-dimethyl ~ iloxane containing 18.5% silica, - Silastic 436 *: a polyvinyl-dimethylsiloxane containing 22% silica, and - Silastic 740 *: ~ gala polyvinyl-dimethyl-siloxane but containing only 15% silica.
These three siloxanes are of medical grade quality and belong to the category ~ elastomers vulcanisan-t to hot, ie requiring the addition of a catalyst. At this end, we used Luperco CST *, a product of (Pennwalt) Lucidol, N. ~. which consists of a 2,4 dichloro- peroxide benzoyl mixed with siloxane oil (50% active). The one-this is in the form of a paste and has the advantage of being ~ acutely dissolved in the polymer solution.
The above-mentioned siloxanes and the catalyst, if they are dissolved, evaporated and vulcanized, do not give will result as continuous membranes. In order to to obtain microporous membranes, it is necessary add an additive to the starting solution, for example, an inorganic salt - lithium perchlorate. This one, while being inert with respect to the catalyst and the polymer, will only play a precipitating role during the evapo-ration and will be extracted from the mernbrane after its vulcanization -tion. Its presence in the solution causes, as the solvents evaporate, a separation of micro-phases, that is i.e. droplets of a liquid phase, containing the addi-tif and diluent, dispersed inside a second phase ~
se (containing the polymer and the main solvent). This gives born, when evaporation is complete, to pores very thin through the membrane.
* Trademark l ~ S ~
Among many steps leading to training of the membrane itself, the very first and also the most important part of the current process is to a homogeneous solution all the polymer-catalyst assembly-additive. This operation requires special attention since a variation in the concentration of pol ~ ow in the composition of the solvent system used may have direct effects on the quality of the membranes obtained.
According to the invention, the solution of polysiloxa In addition to the main solvents (good sol-(vis-à-vis the polymer), a diluent (weak solvent or non-solvent). The presence of the latter not only solu-bilize lithium perchlorate (which normally is not dissolved in good solvents for polysiloxanes) but also creates the separation of phases described above, which is essential to the micro-pores.
In the choice of constituents for this system of solvent, it would be useful to mention that the main solvents Cipals should preferably have a lower boiling point than that of the diluent. This, so that the solvent power of the system gradually decreases as the solvents evaporate and the phase separation also takes place slowly as possible.
In the examples which follow, chloroforrne (boiling point 60 ~ C ~ was chosen co ~ ne one of the solvents main, while isobutanol (boiling point about 107 ~ C) was used as a diluent. The reason for choice of these 2 compounds is first of all that CHC13 is not only is a highly volatile solvent but it is also a better solvents for ~ siloxane lastomers. The 1 ~ 5 ~ 4 1 3L
duration of agitation required to put these polymers in solution it takes less time with this solvent than with other hydro-carbides such as benzene, toluene or xylene known as being their good solvents. Note also in passing that the Silastic 445 * solution in chloroform is transparent te, while those of this same polymer in other sol-vants are opaque.
As for the use of isohutanol as a diluent, whereas this one is a non-solvent vis-à-vis si] oxanes like all other alcohols, however, it is the only one has a suitable evaporation rate. Moreover, he can, in a 50/50 mixture with chloroform, dissolve significant amounts of lithium perchlorate while remaining compatible with the other components of the solution.
Finally, it should be mentioned that chloroform, if used alone as main solvan-t, will not always give the best results. Its too high vaporization rate can indeed let bubbles appear in the membrane at the end of the drying period. Therefore, it can be necessary to add to it a second solvent which will have a higher boiling point. Xylene (a mixture of its 3 isomers, boiling point from 138 to 143 ~ C) was used read for this purpose and several tests have shown that the best are their results obtained when the latter is present in the system in proportion roughly equal to that of the first solvent.
The invention will now be illustrated using the following example, which is given on a purely illus-trative.
* Trademark -14 ~
, l ~ B4 ~ 1 EXAMPLE
The siloxane bunch (20 g) is cut into small pieces and left to swell in chloroform (100 ml) during within 12 hours. The resulting gel is so ~ nis a ag.i-mechanical ration by means of a "Stedi-Speed Adjustable Stirrer"
regulated at a speed ranging from 600 to 900 rpm, for one to two hours or until the polymer has completely dissolved.
The total volume of the solution is then reduced by ~ vapo--ration to about 80 ml after which the mixture is added to the mixture xylene (70 ml) and then isobutanol (60 ml ~, carrying the polymer concentration at about 10 g / 100 ml. The cataly-sor (Luperco CST *) is now added to the solution and the whole system is well agitated at a speed of 1500 rpm for half an hour or until a mixture is obtained perfectly homogeneous.
In order to obtain microporous membranes which are the subject of the present invention, appropriate quantities required of lithium perchlorate - di. below in a small amount of acetone (25 ml) - have been added to the polymer solution, towards the end of the steps described above cedent.
The solution of siloxane and additives obtained on the ground me of the period of agitation, apparently homogeneous, can contain microgels or large silica particles.
These are responsible, in most cases, for the formation of weak points in the membrane which, under the application of strong pressure, may give birth to the unwanted "pinholes". This problem can be avoided by clarifying the solution before using it sation in subsequent steps. Given the viscosity * Trademark ':
1 ~ 5641 1 high solution, it is centrifugation which proven to be the most effective method to perform this clarification. To standardize the re-results (in terms of mechanical properties), all the prepared solutions were centrifuged at a rapid rate is equivalent to 10,000 g for half a week, At the end of this step, the clarified solution was carefully removed from the centrifuge tubes to prevent ~
air bubbles are entrained inside the liquid viscous. At this time, the molding operation was carried out.
The method used was that in the open air ("dispersion-casting "), that is to say without applying external pressure in aluminum molds covered with a layer of Teflon * tThe presence of this layer is intended to fac; liter detachment of the membrane after vulcanization). These mussels, 12 cm in diameter and 3 cm high, rest on a tray with adjustable supports perfectly adjusted horizontal. This whole system is placed during the evaporation phase inside an oven equipped with a tilateur. Once the polymer solution is poured into the molds, the solvents evaporate at oven temperature (303 K) for about an hour. By varying the volume of the solution deposited in each mold, we obtain mem-herbs having thicknesses ranging from 25 to 150 ~ m.
When the solvents have evaporated, at the bottom of the molds a thin translucent film of plastic soft which has no resistance. The w lcanization which follows then consists in creating bridges between the chains of polymer of fa, con to transform this film into a membrane having all the elasticity of real rubber. To do this, * Trademark 1 ~ 6 ~ 11 the molds containing the ~ ilm of polymer were placed at inside an oven heated to ~ for about 10 minutes.
The vulcanizing agent, 2,4- ~ ichlorobenzoyl peroxide dispersed in the film, will destroy itself under the action of cha-them by freeing up free radicals, which will initiate, as soon that they will meet the organic groupings attached to polymer chains, the vulcanization process.
When this operation is completed, the molds are cooled in ambient air. Then the membranes are peeled off cut and cut into 8 cm diameter discs before being subject to the different characterization measures which follow wind. For continuous membranes, this ends the long manufacturing procedure. However, in the case of membranes microporous, soaking for one hour in a excess methanol will be required in order to remove all the per-lithium chlorate which was incorporated into the solution of which was crystallized during the ~ vapo- stage ration. These membranes will then be air dried free and will be available for characterization.
The strongest influencing manufacturing parameter -the physical characteristics of microporous membranes ses is the content of the additive used (perchlorate lithium). In Table 2 we present the results obtained during membrane characterization measurements microporous manufactured under various conditions. These results states are compared to those reported in bed ~ exxature for different other types of membranes including many are available on the market. We also included in the last column of this table a microsco- analysis pic of the surface of the membranes, based on ob-held using a scanning electron microscope.

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Firstly, it can be seen that by increasing the content in lithium perchlorate from 2 ~ 5 to 10% (percentage by weight, compared to the polymer), the gas transfer taw ~
membranes quickly lie. ~ with only one addition 7.5% of LiCl04 in the molding process, the capacity transfer of yaz C02 and ~ 2 from microporous membranes exceeds lO to lOO times that of most membranes non-microporous, including prepared thin membranes from the poly (carbonate ~ dimé-thylsiloxane) copolymer or ultra-thin polyalkylsulphone membranes on a support polypropylene.
The maximum elonyation percentage and the contra: inte at break these microporous membranes decrease by con-be with the increase in the percentage of additive. This dimi-nu-tion is however not significant and, although the values of the stress at rupture of these membranes of polysiloxane are lower than those of membranes in poly (carbonate-dimethylsiloxane) for example, this does not mean would not believe that the first membranes are less resistant These have and can indeed have thicknesses much suddenly more important.
Finally, microscopic analysis of the surface of the mem-branes shows us that the gas transfer rates of these microporous membranes can be connected to the distribution, density as well as pore size. ~ with a te-neur 2.5% LiCl04, the membranes have a density of approx.
ron 4 x 106 pores / cm2 of which 35% of these pores have a diameter of l micrometer and the rest of 2.5 + 0.2 micrometers. Despite this large pore density, gas transfer rates carbon dioxide and oxygen from these membranes still remain close to those of non-microporous membranes. This means ~

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ra, it therefore that most of the pores seen in both side of the membrane does not cross the entire thickness of this one ~
By increasing the LiClO ~ content from 2.5 to 7.5, the gas transfer rates of membranes now reach a value of 4. ~ 3 x 10 GTR for C02 and 3.41 x 107 GTR
for 02, 15 to 50 times more than in the last case. The density of the pores of these membranes also passes:
~ x 106 to ~. 8 x 106 pores / cm2. Of these, ~ 5% measure, 0.7 ~ Ol ~ m in diameter and another 35% 3.0 ~ O.5f ~ m.
Using a 10% LiCl04 content, i.e.
almost maximum value of the solubility of this additive in the solvent system used ~, the distribution of pores to the surface of the membranes becomes irregular. I, a dimension pore is also very varied, some can measure more than 7 micrometers in diameter, this ~ ui explains the values high gas transfer rates of these membranes.
In order to study the effect of other sux additives the properties of the membranes, during the preparation of the molding solution, lithium perchlorate Eut substituted by one of its counterparts, magnesium perchlorate (this inorganic salt being more soluble than the first in the current solvent system). The results, well acceptable, however, are not as interesting ~
It is therefore possible to prepare micro-porous polydimethylsiloxane using a system teme of solvan1, and an appropriate additive. The soil system Vant may contain in addition to the main solvents for the polymer, a weak solvent or a non-solvent capable of solder the additive in question. The polymer and additive solution must, however, be homogeneous before molding and ~ ~ 5 ~
solvent-not-soil-before-additive quantities should be suitable so that the phase separation takes place at a fabulous time during ~ vaporization.
The use of a concentration of approximately 10 g / 100 ml of Silastic 4 ~ 5 * in a mixture composed of proportions a little nearly equal chloroform, xylene and sobble isobutanol give better results.
The most suitable additive to add to the solution of polymer to cause phase separation during the stage of membrane formation is li-perchlorate thium. In the latter case, a content of about 8% compared to wear to the polymer of this inorganic compound is sufficient for produce a substantial increase in the transfer rate gases, while limiting the diameter of the pores appearing on the surface of the membrane within 3 or 4 ~ m. The goal of this restriction being to avoid possible blockage of pores due to penetration of the cellular constituents of the blood such as red blood cells or platelets.
With increased gas transfer rates C02 and ~ 2 of the order of 20 to 50 times compared to those of conventional polysiloxane membranes, mid membranes cultivators produced according to the process of the present invention There are many advantages4 The size of the oxygen nator can, for example, be reduced considerably, at the same time decreasing the amount of amor blood ~ age required each operation. Some models of artificial lungs implantable files recently developed may benefit also benefit from the advantages of these new membranes. The reducing the volume of the device would in fact avoid certain problems encountered when installing it in the cage thoracic.
* Trademark

Claims

The embodiments of the invention, about which an exclusive right of property or privilege is claimed, are defined as follows:

1. Process for manufacturing micro- membranes porous, characterized in that:
a) a siloxane polymer is put in solution in a solvent;
b) adding to the solution obtained in (a) an additive capable of giving birth to micropores passing through the membrane when the solvent is evaporated from the solution, said additive being chosen from the group consisting with lithium perchlorate and magnesium perchlorate;
c) the additive is dissolved if the latter is not not already completely soluble in the solution so to obtain a homogeneous solution comprising the polymer and the additive;
d) pouring the homogeneous solution obtained in (c) in a mold and then evaporates the solvent to obtain a film;
e) the film obtained in (d) is transformed into a vulcanization membrane; and f) the membrane obtained in (e) is soaked in a diluent capable of dissolving the additive so as to solubi-read the additive that crystallized during the evaporation step and thus form micropores crossing the membranes.

2. Method according to claim 1, characterized in that the siloxane polymer is a polydimethylsiloxane.

3. Method according to claim 2, characterized in what polydimethylsiloxane is a polyphenyl-dimethyl-siloxane.

4. Method according to claim 3, characterized in that the polyphenyl dimethylsiloxane contains silica.

5. Method according to claim 3, characterized in that the polyphenyl dimethylsiloxane contains 18.5% of silica.

6. Method according to claim 2, characterized in that the polydimethylsiloxane is a polyvinyl-dimethyl-siloxane.

7. Method according to claim 6, characterized in that the polyvinyl-dimethylsiloxane contains silica.

8. Method according to claim 7, characterized in that the polyvinyl-dimethylsiloxane contains 15% of silica.

9. Method according to claim 7, characterized in that the polyvinyl-dimethylsiloxane contains 22% of silica.

10. Method according to claim 1, characterized in that in (a) a solution based on a polymer is formed hot vulcanizing siloxane and adding a catalyst to this solution.

11. Method according to claim 10, characterized in that the catalyst comprises a peroxide.

12. Method according to claim 11, characterized in that the peroxide is 2,4-dichlorobenzoyl peroxide.

13. Method according to claim 11, characterized in that the catalyst is a product of (Pennwalt) Lucidol, NY, known under the trademark Luperco CST.

14. The method of claim 10, character-laughed at by adding a soluble catalyst to the solution.

15. Method according to claim 1, characterized in that the additive consists of lithium perchlorate.

16. Method according to claim 10, characterized in that we put in a homogeneous solution the whole siloxane-catalyst-additive polymer.

17. Method according to claim 1, characterized in that the solution is formed from at least one solvent main capable of dissolving the siloxane polymer and a diluent capable of dissolving the additive.

18. Method according to claim 17, characterized in that the main solvent has a higher boiling point lower than that of the thinner.

19. Method according to claim 17, characterized in that the main solvent is chosen from the group cons-titrated with chloroform, benzene, toluene and xylene and the diluent consists of isobutanol.

20. The method of claim 17 or 19, charac-that the main solvent and the diluent are used 50/50 mix.

21. The method of claim 17 or 19, charac-terized in that the main solvent consists of a mixture of chloroform and xylene, and the diluent consists with isobutanol.

22. Method according to claim 1, characterized in that the vulcanization takes place at a lower temperature about 418 ° K for up to 10 minutes.

23. Method according to claim 1, characterized in that the concentration of the polymer in the solution varies between about 9 g to 11 g per 100 ml of solution.

24. Method according to claim 10, characterized in that the catalyst is present in the solution in quantity varying up to about 20% by weight, relative to the polymer.

25. The method of claim 24, character-laughed at using between 4 and 7% by weight of cat-lyser with respect to the polymer.

26. The method of claim 24, character-in that approximately 2% by weight of catalyst is used compared to the polymer.

27. Method according to claim 1, characterized in that 2.5 to 10% by weight of additive is used relative to to the polymer.

28. The method of claim 27, characterized in that about 7.5% by weight of additive is used per compared to the polymer.

29. Microporous polymer-based membrane siloxane characterized by a) a thickness between approximately 75 and 100 μm;
b) a gas transfer rate expressed in GTR x 10-3 around 40,000 to 65,000 for CO2 and around 30,000 to 60,000 for oxygen;
c) maximum elongation expressed in% varying between 350 and 400;
d) a breaking stress expressed in kPa varying between 2000 and 3000;
e) a distribution of pores whose density varies between 4 x 106 to 4.8 x 106 pores / cm2 of which about 65% measure 0.7 + 0.1 µm and about 35% measure 3.0? 0.5 µm.

30. Microporous membrane according to claim 29, based on polydimethylsiloxane.

31. Microporous membrane according to claim 29, based on polyphenyl-dimethylsiloxane.

32. Microporous membrane according to claim 29, based on polyphenyl-dimethylsiloxane containing silica.

33. Microporous membrane according to claim 29, based on polyphenyl-dimethylsiloxane containing 18.5% of silica.

34. Microporous membrane according to claim 29, based on polyvinyl-dimethylsiloxane.

35. Microporous membrane according to claim 29, based on polyvinyl-dimethylsiloxane containing silica.

36. Microporous membrane according to claim 29, based on polyvinyl-dimethylsiloxane containing 15% of silica.

37. Microporous membrane according to claim 29, based on polyvinyl-dimethylsiloxane containing 22% of silica.