FR2485943A1 - Membranes pour la microfiltration, l'ultrafiltration ou la dialyse, a base de copolymeres de methacrylate de methyle - Google Patents

Abstract

UNE MEMBRANE POUR LA MICROFILTRATION, L'ULTRAFILTRATION OU LA DIALYSE COMPREND UN COPOLYMERE DE METHACRYLATE DE METHYLE CONTENANT ENVIRON 0,5 A 10 EN MOLE D'UN MONOMERE AYANT DES GROUPES SULFONATES ET UN COPOLYMERE DE METHACRYLATE DE METHYLE CONTENANT ENVIRON 0,5 A 10 EN MOLE D'UN MONOMERE AYANT DES GROUPES CONTENANT DE L'AZOTE QUATERNAIRE; ELLE EST FABRIQUEE EN MELANGEANT CES COPOLYMERES, EN DISSOLVANT LE MELANGE DANS UN SOLVANT, TEL QUE DU DIMETHYLSULFOXYDE OU DE LA DIMETHYLFORMAMIDE, ET EN FORMANT UNE MEMBRANE A PARTIR D'UNE SOLUTION DU COPOLYMERE PAR COULEE OU FILAGE; LA MEMBRANE EST PARTICULIEREMENT CONVENABLE POUR L'UTILISATION DANS LA PURIFICATION DU SANG ET SA FORME TRES PREFEREE EST CONSTITUEE DE FIBRES CREUSES; EN OUTRE, UN PROCEDE DE PREPARATION DE FIBRES CREUSES CONSISTE A EXTRUDER LA SOLUTION DE COPOLYMERES A TRAVERS UNE FILIERE AYANT UN ORIFICE ANNULAIRE DEFINI PAR UN TUBE CENTRAL MINCE, ALORS QU'UN LIQUIDE OU UN GAZ EST INJECTE DANS LE TUBE CENTRAL, ET A COAGULER LE PRODUIT DE L'EXTRUSION.

Description

1. La présente invention se rapporte à une nouvelle

membrane de séparation qui est convenable pour la microfil-

tration, l'ultrafiltration, la dialyse et, en général, pour la concentration de solutions aqueuses, et qui est également convenable pour la séparation de matières. Des procédés impliquant la séparation de matières en employant des membranes ont récemment attiré beaucoup l'attention dans divers domaines de la technologie et de

l'industrie, comprenant l'évacuation d'eaux résiduaires, l'in-

1o dustrie alimentaire et les applications médicales. Ces pro-

cédés comprennent la microfiltration, l'ultrafiltration et la dialyse, et sont sélectivement employés pour s'adapter

aux dimensions de particules de matières flottant, disper-

sées ou dissoutes dans un milieu aqueux. Alors que diffé-

rents types de membranes sont,bien sûr, utilisés dans dif-

férents buts de séparation, on exige que toutes les membra-

nes aient un taux élevé de traversée (perméation) vers un

milieu aqueux, qu'elles soient fortement capàbles de reti-

rer les matières flottant, dispersées ou dissoutes dedans, et qu'elles aient un degré élevé de résistance mécanique et

de résistance aux produits chimiques.

On connaît de nombreuses membranes de séparation telles que celles décrites, par exemple, dans les brevets américains n0 3.540.142,n0 3.390. 081 et n0 4.118.439,mais 2. peu parmi ées membranes satisfont totalement aux exigences

mentionnées. En outre, il a été difficile de fabriquer dif-

férents types de membranes pour différentes applications à

partir d 'une seule et même matière par un seul et même pro-

cédé. C'est un objet général de la présente invention

de prévoir une membrane qui a une large gamme de perméabi-

lités et convient bien à la microfiltration, à l'ultrafil-

tration ou à la dialyse et qui àtisfait à d'autres exigen-

ces d'application jusqu'à un point acceptable en pratique,

et qui peut être fabriquée par un procédé unique contrôla-

ble dans lequel les proportions des ingrédients et des ad-

ditifs peuvent être facilement réglées de manière appro-

priée.

C'est en particulier un objet de la présente in-

vention de prévoir une membrane en polyméthacrylate de mé-

thyle ayant un degré remarquable de compatibilité avec le sang,et qui convient à l'utilisation dans un rein ou dans un foie artificiel pour la plasmaphérèse et dans d'autres

systèmes utilisés pour la purification du sang.

Des membranes plates, tubulaires et à fibres creu-

ses représentent trois formes typiques de membranes sélec-

tivement perméables,et chacune a ses propres avantages.

Une membrane à fibres creuses est, cependant, la forme

très préférable, puisqu'elle a une grande surface spécifi-

que et qu'elle peut être utilisée dans un dispositif ou un module petit ou compact, sans aucune perte substantielle

de matière de membrane.

Selon un aspect préféré de la présente invention, la membrane est utilisée pour la purification du sang,

par exemple, pour la séparation de plasma à partir des soli-

des dans le sang, pour le traitement d'immuno-maladies,tel-

les que l'arthrite rhumatismale, la maladie dite SLE et les maladies rénales, en séparant un immuno-complexe et d'autres protéines à poids moléculaire élevé à partir de

l'albumine et d'autres protéines à faible poids mo]éculai-

re, ou pour la purification de sérums de culture en reti-

rant un inhibiteur de prolifération de cellules ou autre-

248594>

3.

ment, ou pour l'application dans des reins artificiels.

On exige qu'une membrane pour la séparation de plasma ait un taux élevé de filtration de plasma sans provoquer d'hémolyse ou de coagulation du sang, et, en même temps, elle doit être fortement perméable vis-à-vis de l'albumine, de la globuline et d'autres protéines de plasma. Cependant, elle doit être totalement imperméable

vis-à-vis-des globules rouges et blancs du sang et vis-à-

vis des plaquettes. Alors que le taux de filtration de plasma dépend de la valeur d'hématocrite du sang, de la

concentration des protéines, du débit du sang, de la pres-

sion de filtration et analogues, l'application- clinique de

la membrane exige un taux de filtration de plasma d'envi-

ron 30 à 60 ml/mn quand le sang s'écoule à une vitesse de 100 ml/mn. Sous ce rapport, on exige que la membrane ait une perméabilité vis-à-vis de l'albumine égale à au moins de préférence sensiblement égale à 100 %, et qu'elle ait un taux de perméation (traversée) d'eau (UFR de l'eau, ou UFRS) d'environ 2 à 60 litres/h.m.mm Hg, de préférence

environ 4 à 30 litres/h.m2.mm Hg. En d'autres termes, on exi-

ge que la membrane ait un degré élevé de porosité et un

diamètre de pores d'environ 0,1 à 0,8 micron.

Bien que les dimensions de particules des proté-

ines à séparer dépendent de la nature de la maladie impli-

quée, ou du but de la culture, les membranes, utilisées

dans le traitement d'immuno-maladies, ou dans la purifica-

tion de sérums de culture doivent avoir des perméabilités vis-à-vis de l'albumine d'environ 30 -à 100 %, de préférence à 100 %, et doivent avoir des perméabilités vis-à-vis de l'eau (perméabilité à l'eau) d'environ 0,1 à 20 litres/ h.m2.mm Hg, de préférence 1 à 10 litres/h.m2.mm Hg. En

d'autres termes, on exige que la membrane ait un degré élevé.

de porosité et ait un diamètre de pores d'environ 0,01 à-

0,2 micron.

Des facteurs importants qui exigent une considé-

ration dans les membranes pour l'utilisation dans des reins artificiels comprennent la perméabilité vis-à-vis du soluté, le pouvoir d'ultrafiltration, la compatibilité avec le sang =

st la rost flC. mecflie? L 0 i e. -

un degré élevé de perméabilité vis-à-vis des a'i4,., -.

pas à un point si élevé que les protéines de p1-, ri= culièrement les albumines, puissent la traverser. Il est préférable que la membrane ait un taux largement variable d'ultrafiltration,puisquè il est probable que la quantité

d'eau à retirer diffèrera largement d'un malade à un au-

tre. On souhaite prévoir une membrane semi-perméable ayaht un taux d'ultrafiltration très élevé par suite du

fait que la membrane est non seulement utilisée pour l'hé-

modialyse ordinaire mais aussi pour l'hémofiltration ou dans des types portables ou incorporés de reins artificiels dans lesquels la technique d'hémofiltration est appliquée. Plus spécifiquement, alors que les membranes pour l'hémodialyse

ordinaire doivent étre sensiblement imperméables vis-à-

vis de l'albumine et doivent avoir des taux d'ultrafiltra-

tion d'eau (UFR) d'environ 1 à 10 ml/h.m2.mm Hg,de pré-

férence 3 à 6 ml/h.m2.mm Hg, on exige que les membranes pour l'hémofiltration ou dans desbits analogues aient des taux d'ultrafiltration d'eau d'au moins environ 20 ml/ h.m2.mm Hg, de préférence supérieurs si la membrane est

imperméable vis-à-vis de l'albumine.

Le taux d'ultrafiltration d'eau et la perméabilité

à l'albumine de la membrane sont déterminés de manière cou-

rante en utilisant de l'eau distillée et une solution d'al-

bumine de bovin (Fr.V) (par exemple le produit de la socié-

té dite Seikagaku Kogyo Co., Ltd., ou également appelé

Sigma) dans l'eau distillée ayant une concentration res-

pectivement égale à 0,2 g/dl. La perméabilité de la mem-

brane vis-à-vis de l'albumine est déterminée en utilisant une cellule, ordinaire du type à agitation, telle que la cellule standard dite 52 dd la société dite Amicon, si la membrane est une membrane plate, ou en utilisant un module composé d'un-faisceau d'au moins 10 fibres creuses et ayant une longueur efficace d'au moins 5 cm si la membrane est une membrane à fibres creuses. La solution est agitée dans

une cellule d'agitation, ou bien on la fait passer à tra-

D'ô;:ïr4 go 9 4, -

5.

vers les fibres creuses à une vitesse linéaire à l'en-

trée d'au moins 5 cm/s à une température de 250C et sous

une pression de 50 mm Hg. La détermination de la perméabi-

lité est basée sur le filtrat obtenu durant une période de 30 minutes après qu'il a été stabilisé avec un laps de temps de 30 à 60 minutes, et elle est calculée comme suit: Concentration de l'albumine dans Perméabilité = le filtrat x 100 (%) Concentration de l'albumine dans la solution d'origine

La membrane de la présente invention est essen-

tiellement fabriquée à partir de deux genres de polymères, c'est-à-dire (A) un copolymère de méthacrylate de méthyle,

contenant environ 0,5 à 10 ' en mole d'un monomère polymé-

risable ayant un groupe sulfonate et (B) un copolymère de méthacrylate de méthyle contenant 0,5 à 10 en mole d'un

monomère polymérisable ayant un groupe contenant de l'azo-

te quaternaire. Selon la présente invention, le degré de copolymérisation, le rapport de mélange des copolymères, la concentration de glycérine ou de formamide dans le solvant et la concentration des polymères dans la solution de

filage sont réglés de manière appropriée pour fournir di-

vers genres de membranes pour diverses applications par un

seul procédé. Comme un des copolymères est du type poly-

anionique ayant.un groupe sulfonate et que l'autre est du type polycationique ayant un groupe contenaht de l'azote quaternaire, la membrane qui est fabriquée à partir de ces

copolymères est-une membrane à complexe polyionique réticu-

lée de manière ionique. Puisqu'elle a un degré élevé de résistance mécanique et un degré élevé de compatibilité

avec le sang, elle convient particulièrement à l'utilisa-

tion dans des applications médicales dans lesquelles elle

est exposée au sang.

Des exemples de monomères ayant un groupe sulfo-

nate, que l'on doit copolymériser avec le méthacrylate de méthyle, comprennent l'acide p-styrènesulfonique, l'acide

allylsulfonique, l'acide méthacrylsulfonique, l'acide 3-

6. méthacryloxypropanesulfonique, ltacide vinylsulfonique,

l:acide 3-acryloxypropanesulfonique et l'acide 2-acryl-

aminro-2-méthylpropanesulfonique, et leurs sels de sodium, de potassium, d'ammonium et de pyridine. Il est préférable d"utiliser un sel de métal alcalin de n'importe lequel de

ces acides, particulièrement le p-styrènesulfonate de so-

dium. Ces monomères sont copolymérisés avec le méthacryla-

te de méthyle à un point tel que le copolymère résultant puisse ne pas être dissous dans l'eau et sont employés dans la gamme ordinairement allant d'environ 0,5 à 10 % en mole,

de préférence environ 1 à 5 % en mole.

L'autre copolymère est obtenu par copolymérisa-

tion d'un monomère ayant un groupe contenant de l'azote quaternaire avec le méthacrylate de méthyle, à un point tel que le copolymère résultant puisse ne pas être dissous dans l'eau. Ainsi, ce monomère est employé dans la gamme allant ordinairement d'envion-0,5 à 10 % en mole, de préférence

environ 1 à 5 J en mole. Des exemples de monomères applica-

bles ayant un groupe contenant de l'azote quaternaire

comprennent le chlorure de 2-méthacryloyloxyéthyltriméthyl-

ammonium, le chlorure de 2-méthacryloyloxyéthyltriéthylam-

monium, le chlorure de diméthyl(2-méthacryloyloxyéthyl)phé-

nylammonium, le chlorure de 2-acryloxyéthylammonium, le chlo-

rure de 2-hydroxy-3-méthacryloyloxypropyltriméthylammonium, le chlorure de vinylbenzyltriméthylammonium et le chlorure de méthyl(2-méthyl-5-vinyl) pyridinium. I1 est possible, bien sûr, d'utiliser un bromure, un iodure, un sulfate, un

sulfonate ou analogues à la place de ce chlorure.

Un copolymère de méthacrylate de méthyle contenant

un monomère ayant un groupe contenant- de l'azote quaternai-

re peut être également préparé en copolymérisant du métha-

crylate de méthyle avec un monomère ayant un groupe d'azote

tertiaire et en transformant en dérivé quaternaire le copo-

lymère résultant de manière connue avec un agent connu

de transformation en dérivé quaternaire (agent de quater-

nisation). Par exemple, il est possible d'obtenir un copo-

lymère désiré, en copolymérisant du méthacrylate de méthy-

le avec du méthacrylate de diméthylaminoéthyle et en faisant 2485Y4Zi 7. réagir le copolymère résultant avec un halogénure d'alkyle pour

le transformer en sel d'ammonium quaternaire. Le copoly-

mère chlorure de 2-méthacryloyloxyéthyltriméthylammonium/ méthacrylate de méthyle est, parmi d'autres, préféré pour l'utilisation dans la préparation de membranes.

Il est également possible d'utiliser, pour pré-

parer la membrane de la présente invention, un copolymère de méthacrylate de méthyle contenant un monomère ayant un

groupe sulfonate ou un groupe contenant de l'azote quater-

naire et renfermant,en outre, une petite quantité d'au

moins un monomère vinylique s'il est soluble dans le sol-

vant utilisé pour la préparation de la membrane.

Les deux copolymères (A) et (B) peuvent être mé-

langés suivant un rapport en poids d'environ 1: 9 à 9: 1.

Ce rapport de mélange est de préférence choisi pour s'as-

surer que les nombres de groupes sulfonates et de groupes contenant de l'azote quaternaire dans les copolymères aient

un rapport d'environ 5: 1 à 1: 5, de préférence d'envi-

ron 2: 1 à 1: 2. De préférence, au point de vue de la résistance de la membrane, un complexe ionique doit être formé à partir de nombres sensiblement égaux de groupes

sulfonates et de groupes contenant de l'azote-quaternaire.

Pour une membrane utilisée pour un rein ou un foie artifi-

ciel, ou pour la plasmaphérèse ou pour d'autres applica-

tions dans lesquelles la membrane est exposée directement

au sang, il est préférable d'employer un rapport de mélan-

ge qui assure que les nombres de groupes sulfonates et de

groupes contenant de l'azote quaternaire dans les copoly-

mères aient un rapport de 2: 1 à 1: 1, afin que la

membrane soit anionique ou neutre.

Quand les deux copolymères sont mélangés pour préparer une solution formant la membrane ou une solution de filage,il est bien sûr possible, dans le domaine de protection de la présente invention, d'ajouter une petite

quantité de polyméthacrylate de méthyle ou de polymétha-

crylate de méthyle isotactique ayant un degré variable de

polymérisation, afin de contrôler la viscosité de la solu-

See

tLion ou u in di c C,-în; " -

membrane à former, ou dans d'autres butso Les copolymères à partir desquels les membrsne s nc

fabriquées peuvent avoir des poids moléculaires qui d6pen-

dent du procédé de formation de membrane ou du procédé de filage employé, des propriétés mécaniques de la membrane

telles qu'exigées par le but dans lequel elle sera utili-

sée, et d'autres facteurs encore. Ils ont de préférence des poids moléculaires moyens en poids d'au moins environ 100.000, de préférence environ 200.000 à 800.000 lorsqu'ils sont mélangés. Ce poids moléculaire peut être calculé selon l'équation suivante représentant la viscosité d'une solution chloroformique de polyméthacrylate de m6thyle; [q] = 4,8 x 10-5M0' 8 Pour préparer une solution de copolymère à partir

de laquelle une membrane est formée ou filée, il est néces-

saire d'utiliser un solvant qui puisse dissoudre les copo-

lymères et finalement être remplacé par de l'eau. Selon la

présente invention cependant, il n'est pas nécessaire d'uti-

liser un solvant de protection ionique du type ordinaire-

ment exigé pour dissoudre un complexe de polyélectrolyte.

Il est possible d'employer comme solvant du diméthylsulfoxy-

de,de la diméthylformamide, de la diméthylacétamide, de la Nméthylpyrrolidone, du dichlorométhane, de lDacétonitrile,

de l'acétone, de la méthyléthylcétone, le produit dit mé-

thylcellosolve, le méthylcarbitol ou analogues ou un mélange de ces produits. Parmi ces produits, le diméthylsulfoxyde et la diméthVlformamide peuvent être utilisés avantageusement

pour fournir une membrane ayant une large gamme de diamè-

tres de pores si le poids moléculaire moyen du copolymère, la concentration de la solution de copolym re et les additifs

qui seront décrits ci-après sont choisis de manière appro-

priée. La solution à partir de laquelle la membrane est formée ou filée peut avoir une concentration d'environ 4 à % en poids, St de préférence environ 5 à 35 O en poids,

bien qu'elle dépende du solvant à utiliser, du procédé se-

9. lon lequel la membrane est fabriquée,de son diamètre de

pore à obtenir, et d'autres facteurs encore.

Lorsqu'on prépare la solution, il est préférable

d'ajouter de l'eau, la formamide,un alcool tel que du buta-

nol,du propanol, de l'éthylèneglycol ou de la glycérine, ou un non solvant tel que de l'urée ou du chlorure de calcium,

ou un agent tensio-actif tel que l'alcool polyoxyéthylène-

étherlaurylique (produit dit Brij 35) ou l'isooctylphénoxy-

polyéthoxyéthanol (produit dit Triton X-100) ou du polyéthy-

lèneglycol afin de fabriquer une membrane ayant un diamè-

tre de pores qui est convenable dans le but dans lequel elle est utilisée. De l'eau, de la glycérine et de la formamide sont particulièrement préférées pour l'incorporation dans

une solution à partir de laquelle une membrane d'ultrafil-

tration ou de séparation de plasma ayant un grand diamètre de pore doit être fabriquée. La glycérine est préférable à la formamide pour l'utilisation dans la fabrication d'une

membrane pour des applications médicales, puisque le pre-

mier produit est beaucoup moins toxique que le dernier.

Pour obtenir une membrane réticulée en polymétha-

crylate de méthyle ayant une perméabilité à l'albumine d'au moins 30 % et un taux d'ultrafiltration d'eau (UFR) de 0,1 à 60 litres/h.m2.mm Hg selon la présente invention,

il est préférable d'utiliser comme solvant du diméthylsulfo-

xyde (DMS0) ou de la diméthylformamide (DMF) contenant envi-

ron 5 à 40 % en poids de glycérine ou de formamide. Une augmentation de la quantité de glycérine ou de formamide tend généralement à fournir une membrane ayant un plus

grand diamètre de pores etun degré supérieur de perméabi-

lité.

La concentration des copolymères dans la solu-

tion, qui affecte la perméabilité à l'eau de la membrane

de manière très importante, est ordinairement dans la gam-

me de 4 à 40 % en poids, et, de préférence, dans la gamme

de 5 à 35 % en poids et, de préférence encore, dans la gam-

me de 10 à 25 % en poids.

La solution ainsi préparée peut être transformée 10. en. membranes ou filée en fibres creuses par un grand nombre de procédés connus dans la technique. Par exemple, il est

possible de former une membrane plate en coulant la solu-

tion sur une plaque plate de verre, de métal ou analogues et en immergeant la plaque dans un bain de coagulation pour solidifier la solution, ou en extrudant la solution dans un bain de coagulation à travers une filière ayant un orifice mince allongé. Il est également possible d'utiliser un tissu de support,tel qu'un taffetas de polyester, et de le revêtir

avec la solution. Une membrane cylindrique ou à fibres creu-

ses peut être formée par extrusion à travers une filière

ayant un orifice annulaire. Si la forme définie par la solu-

tion quand elle a été extrudée est déformée suivant d'autres formes avant la coagulation, il est possible d'obtenir des

membranes ayant un grand nombre de formes irrégulières, tel-

les que convexes et concaves, etc. Bien que la membrane de la présente invention

puisse être fabriquée suivant un grand nombre de formes com-

me décrit ci-dessus, une membrane à fibres creuses e-st très

convenable pour des applications médicales ou analogues, puis-

qu'elle peut être fabriquée à une grande vitesse linéaire, et

qu'un module préparé à partir de la membrane a un petit volu-

me de primage (rentrée d'eau).

La solution peut, dans certains cas,devoir être

chauffée durant sa préparation,puisqu'il est probable que cer-

tains de ses composants, en particulier le solvant, provo-

quent la gélification de lasolution à une faible température.

C'est particulièrement le cas quand du diméthylsulfoxyde est

utilisé comme solvant. Une solution contenant du diméthylsulfo-

xyde se durcit sous la forme d'un gel à une température qui est inférieure à, par exemple, 1100C, ou même inférieure à 900C. Ce phénomène est cependant utilisé avantageusement

pour la formation de membranes à fibres creuses ou analogues.

Il rend possible la formation d'une membrane en injectant un gaz à la place d'un liquide, pour la coagulation interne dans un procédé de filage par voie sèche et humide. Il est bien sûr, possible d'injecter un liquide pour la coagulation

24&59--?*

11. interne comme dans le procédé ordinaire de filage par voie

sèche et humide, ou dans un procédé de filage par voie humi-

de. Le bain de coagulation comprend ordinairement de l'eau ou un alcool aliphatique inférieur, ou leur mélange. Il est également possible d'utiliser un mélange d'eau et/ou d'un alcool inférieur avec le solvant pour la solution à

partir de laquelle la membrane est formée, et d'un sel miné-

ral, d'un acide ou d'un alcali, ou analogues, afin de con-

* trôler le pouvoir de coagulation du bain. Il est cependant

préférable d'utiliser un bain de coagulation composé de di-

mâthylsulfoxyde et d'eau *si le diméthylsulfoxyde est em-

ployé comme solvant pour préparer la solution à partir de la-

quelle la membrane est formée.

La température du bain de coagulation a un effet

important sur la perméabilité à l'eau d'une membrane semi-

perméable. Généralement, une température élévée de coagula-

tion du bain semble fournir une membrane ayant un degré éle-

vé de perméabilité à l'eau. Le bain de coagulation a ordinai-

rement une température de 00C à 980C.

La membrane de la présente invention reste exemp-

te de tout changement appréciable de perméabilité et de pro-

priétés mécaniques pendant une longue période de temps si elle est maintenue dans un état humide. Il est totalement possible d'emmagasiner la membrane dans un état sec si un

agent de mouillage approprié,tel que de la glycérine hydra-

tée, est employé. D'autres exemples d'agents de mouillage

convenables comprennent l'éthylèneglycol, le polyéthylène-

glycol et divers genres d'agents tensio-actifs. Il est pos-

sible de modifier la perméabilité ou. les propriétés mécaniques telles que la stabilité dimensionnelle, d'une membrane en la chauffant à une température courante d'environ 500C à 1100C

de préférence environ 70 C à 900C, alors qu'on peut appli-

quer ou ne pas appliquer une certaine tension à la membrane.

On décrira maintenant avec d'autres détails le

procédé pour la fabrication d'une membrane à fibres creu-

ses qui est la forme très préférable de membrane selon la 12.

présente invention. Une membrane à fibres creuses est pré-

parée par un procédé de filage par voie sèche et humide à

partir d'une solution préparée comme décrit ci-dessus.

Bien que n'importe quelle filière ordinaire utilisée pour filer des fibres creuses puisse être utilisée pour former une membrane à fibres creuses selon la présente invention, il est préférable, dans le but de la présente invention, d'employer une filière ayant un orifice annulaire définit autour d'un tube central mince. Alors que l'on connaît de

nombreux procédés pour filer les fibres creuses en utili-

sant une telle filière, la séparation de matières que la présente invention considère exige une membrane à fibres

creuses ayant une section transversale uniforme et sensible-

ment exactement circulaire.

Selon la présente invention, une fibre creuse est formée alors qu'un solvant est injecté dans la fibre creuse à un taux constant à travers un tube central dans une filière. Le solvant est un produit qui est aussi utilisé

dans la solution de filage, ou est un mélange de ce pro-

duit avec de l'eau ou un alcool polyhydroxylé. Ce liquide

d'injection est important, puisqu'il contribue à la forma-

-tion de la paroi intérieure de la fibre creuse quand le li-

quide entre en contact avec la solution de filage. Le liqui-

de doit être choisi de manière appropriée pour s'adapter aux propriétés de la solution de filage et pour s'adapter au but dans lequel la membrane sera utilisée. Par exemple,si

la membrane est prévue pour l'utilisation dans la purifica-

tion du sang, il est nécessaire de bien prendre soin de ne pas laisser la solution se solidifier trop rapidement afin que l'on puisse obtenir une fibre creuse ayant une paroi intérieure uniforme. Un mélange du solvant et de l'eau est

ordinairement préparé afin de ne pas contenir plus d'envi-

ron 40 % d'eau. Il en est sensiblement de même d'un mélange

d'un alcool polyhydroxylé et d'eau. Des exemples de l'al-

cool polyhydroxylé qui peut être ordinairement employé com-

prennent la glycérine, l'éthylèneglycol, le diéthylènegly-

col et le propanediol. La composition du liquide peut être 13.

modifiée pour contrôler également la capacité de sépara-

tion de la membrane à fibres creuses.

Selon la présente invention, il est également pos-

sible de former une fibre creuse en injectant un gaz dans son intérieur creux. Bien qu'il soit très difficile d'ef-

fectuer l'injection d'un gaz avec une solution de filage or-

dinaire, la solution de filage qui est employée par la

présente invention le permet, puisqu'elle subit la gélifica-

tion en formant un complexe ionique à une température qui est inférieure à un certain niveau et, dans certains cas, provoquer une séparation de phases, entraînant la tendance

d'une fibre creuse à avoir une forme fixée. Bien que la tem-

pérature de gélification de la solution dépende grandement des proportions des polymères dans la solution, la présence ou l'absence d'un additif quelconque et le genre et la quantité

d'additif(s), s'il y en a, ont un effet. Il est générale-

ment possible de former une fibre creuse en injectant un gaz si le filage est réalisé à une température d'au moins 50C à 100C de plus que la température de gélification de la

solution.Bien qu'il n'y ait pas de limitation en particu-

lier quant à la nature du gaz à injecter, il est ordinaire-

ment approprié d'employer de l'air, de l'azote ou un autre

gaz inerte.

Il est également important de choisir la tempéra- ture de la filière de manière appropriée. Si la température

de filière est relativement faible, la gélification rapi-

de de la solution de filage favorise la séparation de pha-

ses entre le solvant et le polymère avec formation résul-

tante d'une membrane à fibres creuses ayant un diamètre de pores relativement grand. Une membrane relativement dense

ayant un diamètre de pores relativement petit peut être for-

mée si la fibre est.filée lentement à une température de

filière relativement élevée. Bien que-la nature de la solu-

tion de filage doive être prise en considération, il est possible de fabriquer une membrane à fibres creuses qui est utile dans des buts de séparation si la température de la solution de filage est maintenue à au moins environ 500C et, 14.

de préférence, dans l'intervalle d'environ 500C à 1400C.

Un sol sous la forme d'une fibre creuse éjecté à travers une filière se transforme en un gel tout en passant à travers de l'air ou à travers un gaz inerte, et est guidé dans un bain de coagulation. Selon la présente invention, il est important de réaliser une gélification satisfaisante

de la fibre creuse sous la forme d'un sol lors de l'extru-

iion à partir de la filière avant la coagulation. Bien que les conditions d'environnement que la gélification exigent dépendent de la vitesse et de la température de filage, de l'épaisseur de la fibre qui est filée et analogues, il est ordinairement préférable d'espacer le bain de coagulation de la filière suivant une distance d'au moins environ 0,1 cm

et, de préférence, d'environ 0,2 à 200 cm. Tout écart à par-

tir de cette gamme peut entraîner des difficultés de stabi-

lisation du filage.La gélification peut être amenée à avoir

lieu à une température ambiante ou atmosphérique, puisqu'el-

le est ordinairement inférieure au point de fusion du gel, mais, dans certains cas, il est efficace de refroidir le sol

pour favoriser sa gélification. Le contrôle approprié d'hu-

midité est efficace pour le contrôle précis des propriétés

de la membrane à fabriquer.

Le bain de coagulation peut comprendre une substan-

ce qui ne dissout pas les polymères dans la solution de fi-

lage mais est compatible avec le solvant employé dedans ou

avec un mélange avec le solvant dans la solution de filage.

Pour obtenir une fibre creuse contenant de l'eau, il est uti-

le en pratique de choisir pour la solution de filage un sol-

vant qui est compatible avec l'eau et d'employer un bain de coagulation composé d'eau ou d'un mélange d'eau avec ce solvant. Il est nécessaire de choisir la température du

bain de coagulation de manière appropriée, puisqu'elle af-

fecte la perméabilité de la membrane. Alors qu'une tempéra-

ture élevée semble généralement fournir un degré élevé de perméabilité, il est ordinairement souhaitable de régler la température du bain de coagulation à une valeur comprise

dans l'intervalle de 00C à 980C.

15.

La membrane à fibres creuses obtenue selon la pré-

sente invention est soigneusement lavée avec de l'eau et sé-

chée après que l'eau contenue dedans a été remplacée par de la glycérine, de l'éthylèneglycol ou analogues. Dans certains cas, il est utile de traiter thermiquement la membrane à une température d'environ 500C à 1100C sous tension, si cela

est exigé,afin de modifier sa perméabilité ou ses proprié-

tés mécaniques telles que la stabilité dimensionnelle.

La membrane à fibres creuses de la présente in-

vention a une section transversale creuse sensiblement cir-

culaire, une épaisseur uniforme de paroi dans la gamme d'en-

viron 5 à 500 microns et un diamètre intérieur d'environ 70 à 1.000 microns, selon le but dans lequel elle doit être utilisée. Bien que la membrane de la présente invention soit

très convenable pour les applications médicales comme indi-

qué précédemment, elle est également convenable pour la sé-

paration de particules fines ayant une forme variable à par-

tir d'une suspension, pour la séparation d'eau à partir d'huile ou à partir d'une émulsion, pour la concentration de particules de lait, pour la concentration d'un latex ou pour la purification de bière, de vin, de saké ou de jus, par exemple. Elle est également utile pour la filtration et la clarification de particules minérales en suspension pour

la filtration stérile ou pour la production d'eau ultrapure.

La présente invention sera maintenant décrite plus spécifiquement en se référant aux exemples suivants qui

ne sont donnés qu'à titre d'illustration et non pas de limi-

tation de la présente invention.

EXEMPLE 1

500 g de méthacrylate de méthyle et 26 g de p-sty-

rènesulfonate de sodium ont été dissous dans un solvant mix-

te composé de 400 ml d'eau et de 1.600 ml de méthanol. 1,25 g de 2,2'azobis-(2,4-diméthylvaléronitrile) a été ajouté dans

la solution en tant qu'initiateur radicalaire de polyméri-

sation. La polymérisation a été réalisée à 550C pendant 8 heures, et, de ce fait, on a obtenu un copolymère I contenant 16. 2,7 % en mole d'acide p-styrènesulfonique et ayant un poids

moléculaire moyen en poids de 1,8 x 105. Le poids moléculai-

re du copolymère a été obtenu par une détermination à un

seul point à partir d'une solution chioroformique de poly-

méthacrylate de méthyle ayant une concentration en polymère de 0,5 g/100 ml de chloroforme selon l'équation suivante présentant sa viscosité: [n] = 4,8 x 10-5M0'8

De manière semblable, 500 g de méthacrylate de mé-

thyle et 45 g de chlorure de 2-méthacryloyloxyéthyltriméthyl-

ammonium ont été dissous dans un solvant mixte composé de

400 ml d'eau et de 1.600 ml de méthanol, et 40 g de chloru-

re de sodium ont été ajoutés dans la solution. La polyméri-

sation a été réalisée à 55 C pendant 8 heures en présence de 1,5 g de 2, 2'-azobis-(2,4-diméthylvaléronitrile) et, de

ce fait, un copolymère. II contenant 2,5 %' en mole dd chlo-

rure de 2-méthacryloyloxyéthyltriméthylammonium et ayant un poids moléculaire moyen en poids de 5,1 x 105 a été obtenu

sous forme granulaire.

De manière semblable, on a obtenu un copolymère II contenant 4,3 % en mole de p-styrènesulfonate de sodium et ayant un poids moléculaire moyen en poids de 3,8 x 105,

un copolymère IV contenant 2,8 % en mole de p-styrènesulfona-

te de sodium et ayant un poids moléculaire moyen en poids de 4,9 x 105, un copolymère V contenant 2,6 % en mole de chlorure de 2méthacryloyloxyéthyltriméthylammonium et ayant un poids moiéculaire moyen en poids de 5,0 x 105, et

un copolymère VI contenant 3,0 % en pole de chlorure de 2-

méthacryloyloxyéthyltriméthylammonium et ayant un poids

moléculaire moyen en poids de 5,2 x 105.

On a également préparé du polyméthacrylate de mé-

thyle atactique ayant un poids moléculaire moyen en poids

de 1,4 x 105 pour le contrôle de la viscosité.

EXEMPLE 2

Une partie du copolymère I a été mélangée avec une partie du copolymère II, et le mélange a été dissous à 120 C dans un solvant constitué de diméthylsulfoxyde contenant 17% 17. de glycérine pour former une solution ayant une teneur en polymère de 12 %D'. La solution a été coulée à environ 1100C

dans l'espace défini entre deux plaques de verre par un dis-

positif d'espacement (rondelle) ayant une épaisseur de 125 microns. La solution entre les plaques de verre a été re- froidie jusqu'à la température ambiante, et coagulée dans de

l'eau et de la glace, et,de ce fait, on a obtenu une membra-

ne plate A ayant une épaisseur de 90 microns qui avait per-

du la clarté.

La membrane A présentait un taux de perméation (traversée) d'eau pure (UFRS) de 24 litres/h.m.mm Hg, un taux de filtration de membrane (MFR) de 10 litres/h.m.mm Hg

pour une solution aqueuse à 0,2 ' 6 d'albumine et une perméa-

bilité à l'albumine d'au moins 98 %.

La membrane A a été montée dans un filtre à ca-

naux minces (produit dit ICF 2 de la société dite Amicon) et du sang de lapin frais contenant 7 U/ml d'héparine a été amené à s'écouler à travers le filtre à la vitesse de

1 ml/mn et sous une pression de 50 mm Hg. La membrane pré-

sentait un taux de filtration de plasma de 60 ml/h.m2.mm Hg et une perméabilité aux protéines totales d'au moins 95 A.

On n'a pas observé de globules rouges du sang ou de plaquet-

tes dans le plasma filtré.

EXEMPLE 3

1 partie du copolymère I obtenu dans l'exemple 1 a été mélangée avec 1 partie du copolymère II, et le mélange

a été dissous à*1200C dans un solvant constitué de diméthyl-

sulfoxyde contenant 17 % de glycérine pour former une solu-

tion de filage ayant une teneur en polymère de 15 'O'. La

solution de filage a été extrudée à travers un orifice an-

nulaire dans une filière à une température de filière de 1050C alors qu'on a injecté dans la fibre creuse en cours de formation une -solution aqueuse de diméthylsulfoxyde

contenant 10 '% d'eau. La fibre creuse a été amenée à se dé-

placer dans l'air sur une distance de 12 cm, et a été intro-

duite dans un bain de coagulation composé d'une solution aqueuse contenant environ 10 % de diméthylsulfoxyde, ayant 18. une température d'environ 900C. après coagulation, on a

fait passer la fibre creuse à travers un bain d'eau de la-

vage et un bain de glycérine, et on l'a enroulée à un taux de 20 m/mn. La fibre creuse avait un diamètre intérieur d'environ 350 microns et une épaisseur de paroi d'environ

microns.

Un faisceau de 10 fibres creuses ainsi obtenu a été placé dans une petite enveloppe (gaine) ayant une longueur efficace d'environ 12 cm pour former un module expérimental ayant une surface spécifique efficace de 13 cm2. Le module a été testé pour déterminer la perméabilité sous une pression de 50 mm Hg, et il présentait un taux de perméation d'eau (UFR) de 8,1 litres/h.m.mm Hg, un taux

de filtration (MFR) de 3,8 litres/h.m.mm Hg pour une solu-

tion aqueuse à 0,2 %- d'albumine, et une perméabilité à l'al-

bumine presque égale à 100 a.

Un faisceau de 2.500 fibres creuses a été placé dans une enveloppe ayant une surface spécifique efficace de 0,5 m2. Le module a été testé pour la perfusion ex vivo sur un chien pesant 16 kg, suivant un débit du sang de 100

ml/mn et sous une pression de 20 à 30 mm Hg. Un taux d'échan-

tillonnage de plasma a été stabilisé à 2,1 litres/h - 2,0

litres/h après 3 heures, et aucune hémolyse ou aucune coa-

gulation ne s'est produite. La quantité de protéines tota-

les dans le plasma filtré était sensiblement égale à la

quantité de protéines obtenue à partir du sang par sépara-

tion par centrifugation. La membrane présentait une perméa-

bilité d'au moins 95 A pour la totalité de l'albumine, de la

globuline et de la lipoprotéine. On n'a pas observé de pla-

quettes ou de globules rouges du sang dans le plasma fil-

tré. La perfusion ex vivo ne présentait pas de réduction

des plaquettes et des globules blancs du sang du chien.

EXEMPLE 4

Une partie du copolymère I dans l'exemple 1 a

été mélangée avec une partie du copolymère II, et le mélan-

ge a été disssous à 1300C dans un solvant constitué de di-

méthylsulfoxyde contenant 25 %] de formamide, afin de former 19.

une solution ayant une teneur en polymère de 20 O'. La solu-

tion a été coulée dans l'espace défini entre deux plaques de verre par un dispositif d'espacement (rondelle) ayant une épaisseur de 125 microns à environ 1100 C. La solution entre les plaques de verre a été refroidie jusqu'à la températu- re ambiante eta été coagulée dans de l'eau chaude à 75 C; de ce fait, on a obtenu une membrane plate B ayant une

épaisseur de 120 microns, qui avait perdu sa clarté.

La membrane B présentait un taux de perméation

O10 d'eau pure (UFRS) de 54 litres/h.m2.mm Hg, un taux de fil-

tration (MFR) de 18 litres/h.m2.mm Hg pour une solution aqueuse à 0,2 % d'albumine et une perméabilité à l'albumine d'au moins 98 A.

EXEMPLE 5

1 partie du copolymère I obtenu dans l'exemple 1 a été mé-

langée avec 1 partie du copolymère II, et le mélange a été

dissous à 125 C dans un solvant constitué de diméthyldulfo-

xyde contenant 18 'O de formamide pour former une solution ayant une teneur en polymère de 20 . Ensuite, les modes opératoires de l'exemple 2 ont été répétés pour préparer une membrane plate C ayant une épaisseur de 1O0 microns,

qui avait perdu sa clarté.

La membrane C présentait un taux de perméation d'eau (UFRS) de 1,4 litre/h.m2.mm Hg,un taux de filtration (MFR) de 0,9 1/h.m2.mm Hg pour une solution aqueuse à 0,2 i d'albumine et avait une perméabilité à l'albumine de 94 'a. Elle

présentait également un taux. de filtration (MFR) de 0,12 li-

tre/h.m2.mm Hg pour une solution saline physiologique à 0,2 % de Yglobuline (provenant de bovin, produit de la société dite Seikagaku Kogyo Co.,Ltd., Japon), et une perméabilité

à la y-globuline de 45 %.

EXEMPLE 6

Une solution de filage a été préparée à partir d'un mélange de 1 partie de chacun des copolymères I et II obtenus

dans l'exemple 1, dissous dans un solvant constitué de dimé-

thylsulfoxyde contenant 14 'O de glycérine.La solution avait

une teneur en polymère de 15 . Ensuite, les modes opératoi-

20. res de l'exemple 3 ont été répétés pour préparer des fibres creuses, chacune ayant un diamètre intérieur de 385 microns

et une épaisseur de paroi d'environ 85 microns.

Un module expérimental ayant une longueur efficace d'environ 12 cm a été formé à partir d'un faisceau de 100 fi-

bres creuses et a été testé pour déterminer la perméabilité.

Ce module à fibres creuses présentait un taux de perméation d'eau (UFR) de 2,8 iitres/h.m2.mm Hg, un taux de filtration (MFR) de 1,7 litre/h.m.mm Hg pour une solution aqueuse à 0,2 M d'albumine à 250C sous 20 mm Hg et une vitesse linéaire à l'entrée de 10 cm/s et une perméabilité à l'albumine de 96 Ja. Il présentait également un taux de filtration de 0, 34 litre/h.m.mm Hg pour une solution saline physiologique à 0,12 % de y- globuline et une perméabilité à la y-globuline de

68 ju.

EXEMPLE 7

Un mélange de 1 partie de chacun des copolymères

II et IV obtenus dans l'exemple 1 a été dissous dans un sol-

vant constitué de diméthylsulfoxyde contenant 14 %-de glycéri-

ne pour préparer une solution de filage ayant une teneur en

polymère de 16 %. La solution de filage a été extrudée à tra-

vers un orifice annulaire dans une filière à une température de filière de 1020C, alors que de l'air sec a été injecté *dans la fibre creuse formée. La fibre creuse a été amenée à se

déplacer dans l'air sur une distance de 30 cm et a été introdui-

te dans un bain de coagulation composé d'une solution aqueu-

se contenant environ 10 % de-diméthylsulfoxyde, et ayant une température d'environ 400C. Après la coagulation,on a 'ait passer la fibre creuse à travers un bain d'eau de lavage et un bain de glycérine et elle a été entoulée à un taux de

m/mn. La fibre creuse avait un diamètre intérieur d'envi-

ron 350 microns et une épaisseur de paroi d'environ 80 mi-

crons. Un faisceau de 10 fibres creuses a été placé dans une petite enveloppe ayant une longueur efficace d'environ 12 cm pour former un module expérimental ayant une surface spécifique efficace de 13 cm. Ce module à fibres creuses 21.

présentait un taux de perméation d'eau (UFR) de 1,3 litre/h.

m2.mm Hg, un taux de filtration (MFR) de 0,6 litre/h.m2.mm Hg pour une solution aqueuse à 0,2 ' d'albumine à 25 C, 50

mm Hg, une vitesse linéaire à l'entrée de 5 cm/s et une per-

méabilité à l'albumine de 68 o%. I1 présentait également un taux de filtration de 75 ml/h.m2.mm Hg pour le plasma de bovin dans les mêmes conditions que lorsque le test avait été

conduit avec une solution aqueuse d'albumine. Un degré con-

sidérable de séparation entre l'albumine et la globuline a été obtenu, car le filtrat présentait un rapport albumine/ globuline (A/G) de 2,0, ce rapport étant de 0,7 dans le plasma.

EXEMPLE 8

Un mélange de polymères a été préparé à partir de trois parties de copolymère I obtenues dans l'exemple 1, de

deux parties de copolymère V et d'une partie de polymétha-

crylate de méthyle atactique ayant un poids moléculaire mo-

yen en poids de 1,4 x 10,dissous dans un solvant constitué de diméthylsulfoxyde contenant 10 ' en poids de formamide,

sous de la chaleur, pour former une solution ayant une te-

neur en polymère de 20 %. Les modes opératoires de coulée de l'exemple 2 ont été répétés pour préparer une membrane

plate semi-transparente D ayant une épaisseur de 130 microns.

* Les propriétés mécaniques et de perméabilité de la membrane

D sont présentées dans le tableau I ci-dessous.

EXEMPLE 9

Un mélange de polymères a été préparé à partir de 3 parties de copolymère I obtenues dans l'exemple 1, de

deux parties de copolymère V et d'une partie de polymétha-

crylate de méthyle atactique ayant un poids moléculaire moyen en poids de 1,4 x 105, dissous dans un solvant constitué de diméthylsulfoxyde cpntenant 19 %' en poids de formamide et 1 O en poids d'alcool polyoxyéthylèneétherlaurylique (produit dit Brij-35), avec de la chaleur, pour former une solution ayant une teneur en polymère de 20 %. Les modes opératoires de coulée de l'exemple 2 ont été répétés pour préparer une membrane plate, semi-transparente, E ayant une épaisseur de 22. microns. Les propriétés mécaniques de perméabilité de la membrane E sont présentées dans le tableau I.

TABLEAU I

EXEMPLE 8 EXEMPLE 9

(Membrane D) (Membrane E) UFRS (ml/h.m2.mm Hg) 117 1.880 UFR pour une solution d'albumine à 0,2 % (ml/h.m2.mm Hg) 95 879

Perméabilité à l'albumi-

ne (%d) 1,4 98 UFR pour une solution à 0,2 % de y-globuline (ml/h.m2.mm Hg) 83 28 Perméabilité à la y-globuline (%d) 0 13 Test de teisiondéformation

Résistance à la trac-

tion (kg/cm2) 47,3 37,2

Allongement par trac-

tion (%) 152 60

EXEMPLE 10

Un mélange de 1 partie de chacun des copolymères I et I.I obtenus dans l'exemple 1 a été dissous à 120 C dans du diméthylsulfoxyde pour former une solution ayant une teneur en polymère de 15 ô. La solution a été coulée à environ

ll0nC sur une plaque de verre pourvue d'un dispositif d'espa-

cement (rondelle) ayant une épaisseur de 125 microns, et on

l'a laissée refroidir jusqu'à la température ambiante. En-

suite, le produit coulé a été coagulé dans de l'eau et de la glace et dans de l'eau ayant une température de 500C pour

former une membrane plate F ayant une épaisseur de 105 mi-

crons et une membrane plate G ayant une épaisseur de 120 mi-

crons, respectivement.

Une pièce expérimentale circulaire ayant un diamètre de 43 cm a été découpée à partir de chacune des membranes F

et G et montée dans une cellule à agitation (cellule stan-

dard dite 52 de la société dite Amicon) pour une évaluation de la perméabilité. Les résultats sont présentés dans le 23.

tableau II.

EXEMPLE 11

Les modes opératoires de l'exemple 10 ont été répé-

tés, sauf que la solution avait une teneur en polymère de 10 O et que le bain de coagulation était composé d'eau à 4 C; de ce fait, on a obtenu une membrane plate H ayant une épaisseur de 85 microns. Les propriétés de perméation

(traversée) de cette membrane sont présentées dans le ta-

bleau II.

TABLEAU II

EXEMPLE 12

Un mélange de 1 partie de chacun des copolymères I et II obtenus dans l'exemple 1 a été dissous à 120 C dans du

diméthylsulfoxyde pour préparer une solution ayant une te-

2 neur en polymère de 18 %. Les modes opératoires de l'exem-

ple 2 ont été répétés, sauf qu'un bain d'eau pour la coagu-

lation ayant une température de 40C a été employé; de ce fait, on a obtenu une membrane plate J ayant une épaisseur de 130 microns. Les propriétés de perméation de la membrane

J sont présentées dans le tableau III ci-dessous.

EXEMPLE 13

Un mélange de 1 partie de chacun des copolymères II et III obtenus dans l'exemple 1 a été dissous à 120 C dans du diméthylsulfoxyde pour préparer une solution ayant une

teneur en polymère de 15 "'. Les modes opératoires de l'exem-

ple 2 ont été répétés, sauf que l'on a employé un bain de coagulation constitué d'eau ayant une température de 4 C; de ce fait, on a obtenu une membrane plate K ayant une épaisseur

de 120 microns. Les propriétés de perméation de cette mem-

brane sont également présentées dans le tableau III.

Membrane semi- 2UFR Perméabilité à perméable (ml/h.m.mm Hq) l'albumine (%) F 45 0,1 % ou moins G - 115 " " il

_ H _ 1.400 0,2 '

24.

TABLEAU III

J K

Membrane semi-perméable 12 3,1 UFR (ml/h.m2.mw Hg)

Coefficient de perméa-

bilité P2 x 06 (cm2/s) Urée 7,4 7,2 Vitamine B12 1,7 1,4 Solution d'albumine à 0,2 % UFR (ml/h.m.mm Hg) 10 2,7 Perméabilité (%) 0,1 ou 0,1 ou moins moins

EXEMPLE 14

Un mélange de 1 partie 'de chacun des copolymères III et VI obtenus dans l'exemple 1 a été dissous à 120 C

dans du diméthylsulfoxyde pour préparer une solution de fi-

lage ayant une teneur en polymère de 16 %. Les modes opéra-

toires-de l'exemple 7 ont été répétés, sauf pour l'utili-

sation d'un bain de coagulation ayant une température de

4OC; de ce fait, on a obtenu des fibres creuses ayant cha-

cune un diamètre intérieur d'environ 220 microns et une épaisseur de paroi d'environ 30 microns. Un faisceau de 9.000 fibres creuses a été placé dans une enveloppe pour

rein artificiel, à fibres creuses, ayant une l!ngueur effi-

cace de 190 mm d'une manière courante pour former un module

ayant une surface spécifique efficace de 1,2 m2. Les proprié-

tés de ce module sont présentées dans le tableau IV.

Le tableau IV montre également, dans des buts de com-

paraison, les valeurs de catalogue des propriétés d'un modu-

le dit Cordis-Dow C-DAK Modèle 1, qui est un rein artificiel

typique employant une membrane à fibres creuses de cellulose.

25.

TABLEAU IV

EXEMPLE 4 EXEMPLE COM-

PARATIF

(C-DAK 1,3)

Surface spécifique effi- cace de la membrane (m2) 1,2 1,3 UFR (ml/h.m.mm Hg) 4,2 2,0 Espace libre in vitro Urée 175 160 Vitamine B12 70 23

Perméabilité à l'albumi-

ne (%)0,1 ou 0,1 ou moins moins

EXEMPLE 15

Les membranes plates A, C, D, E et J obtenues dans

les exemples 2, 5, 8, 9 et 12, respectivement, ont été tes-

tées pour déterminer la compatibilité du sang. Une pièce ex-

périmentale circulaire ayant un diamètre de 43 mm a été cou-

pée à partir de chacune des membranes. Elle a été immergée

dans 10 ml de sang frais obtenus à partir de l'artère caro-

tide d'un lapin, et contenant 6 U/ml d'héparine, et elle a été laissée à 370C pendant 30 minutes alors que le sang était agité lentement à un taux de 120 fois par minute. Ensuite,

chaque pièce expérimentale a été lavée dans une solution iso-

tonique de chlorure de sodium pendant trois minutes alors que la solution était agitée lentement à un faux de 120 fois

par minute. Après qu'elle a été fixée avec de la formaline,la.

pièce expérimentale a été examinée à travers un microscope électronique. Bien que la membrane J présente une légère adhérence des plaquettes, on n'observe à peine d'adhérence de plaquettes sur l'une quelconque des autres membranes A, C, D et E.

La présenté invention n'est pas limitée aux exem-

ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications

qui apparaîtront à l'homme de l'art.

26.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1 - Membrane de séparation caractérisée en ce

qu'elle comprend un mélange d'un copolymère de méthacryla-

te de méthyle (A) contenant environ 0,5 à 10 % en mole d'un monomère ayant des groupes sulfonates, et d'un copolymère de méthacrylate de méthyle (B) contenant environ 0,5 à 10 % en mole d'un monomère ayant des groupes contenant de l'azote quaternaire.

2 - Membrane selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'elle est sous la forme d'une fibre creuse.

3 - Membrane selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que le monomère ayant des groupes sulfonates est choisi dans le groupe se composant d'acide p-styrènesulfonique,

d'acide allylsulfonique, d'acide méthacrylsulfonique, d'aci-

de 3-méthacryloxypropanesulfonique, d'acide vinylsulfonique,

d'acide 3-acryloxypropanesulfonique et d'acide 2-acryI-amino-

2-méthylpropanesulfonique et de leurs sels de sodium, de

potassium, d'ammonium et de pyridine.

4 - Membrane selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que le monomère ayant des groupes sulfonates est le

p-styrènesulfonate de sodium.

- Membrane selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que le monomère ayant un groupe contenant de l'azo-

te quaternaire est choisi dans le groupe se composant de

chlorure de 2-méthacryloyloxyéthyltriméthylammonium, de chlo-

rure de 2-méthacryloyloxyéthyltriéthylammonium, de chlorure

de diméthyl(2-méthacryloyloxyéthyl)phénylammonium, de chloru-

re de 2-acryloxyéthylammonium, de chlorure de 2-hydroxy-3-mé-

thacryloyloxypropyltriméthylammonium, de chlorure de vinyl-

benzyltriméthylammonium et de chlorure de méthyl(2-méthyl-

-vinyl)pyridinium, et de bromures, d'iodures, de sulfates

et de sulfonates à la place des chlorures.

6 - Membrane selon la revendication 1, caractérisée

en ce qu'elle renferme en outre, dans le copolymère, un mono-

mère vinylique.

7 - Membrane selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que les copolymères (A) et (B) sont mélangés sui-

27.

vant un rapport en poids d'environ 1: 9 à 9: 1.

8 - Membrane selon la revendication 7, caractéri-

sée en ce que le rapport est environ 5: 1 à 1: 5.

9 - Membrane selon la revendication 7, caractéri-

sée en ce que le rapport est environ 2: 1 à 1: I si bien

que la membrane est anionique ou neutre.

- Membrane selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que les copolymères (A) et (B) ont un poids molé-

culaire moyen en poids d'au moins environ 100.000 lorsqu'ils

sont mélangés.

11 - Membrane selon la revendication 10, carac-

térisée en ce que le poids-moléculaire est environ 200.000

à 800.000.

12 - Procédé de fabrication d'une membrane de sé-

paration, caractérisé en ce qu'il consiste:

- à mélanger un copolymère du méthacrylate de mé-

thyle (A) contenant environ 0,5 à 10 % en mole d'un monomère

ayant des groupes sulfonates, et un copolymère de méthacry-

late de méthyle (B) contenant environ 0,5 à 10 en mole d'un monomère ayant des groupes contenant de l'azote quaternaire, suivant un rapport en poids d'environ i: 9 à 9: 1; - à dissoudre le mélange des copolymères (A) et (B) dans au moins un solvant pour préparer une solution contenant environ 4 à 40 % en poids des copolymères; et;

- à former une membrane à partir de cette solu-

tion.

13 -.Procédé selon la revendication 12, caractéri-

sé en ce que le solvant est choisi dans le groupe se compo-

sant de diméthylsulfoxyde, de diméthylformamide, de diméthyl-

acétamide, de N-méthyl-2-pyrrolidone, de dichlorométhane, d'acétonitrile, d'acétone, de méthyléthylcétone, du produit

dit méthylcellosolve et de méthylcarbitol.

14 - Procédé selon la revendication 12, caractéri-

sé en ce qu'il consiste en outre à ajouter au solvant au moins une substance choisie dans le groupe se composant

d'eau, de formamide, d'alcools, -d'urée, de chlorure de cal-

cium, d'alcool polyoxyéthylèneétherlaurylique, d'isooctyli.

28.

phénoxypolyéthoxyéthanol et de polyéthylèneglycol.

- Membrane de méthacrylate de polyméthyle réti-

culée par voie ionique, caractérisée en ce qu'elle a une per-

méabilité à l'albumine d'au moins environ 30 %' et en ce qu'elle a un taux de perméation (traversée) d'eau d'environ

0,1 à 60 litres/h.m2.mm Hg.

16 - Procédé de fabrication d'une membrane de polyméthacrylate de méthyle réticulée par voie ionique, caractérisé en ce qu'il consiste: - à mélanger un copolymàre de méthacrylate de

méthyle (A) contenant environ 0,5 à 10 %' en mole d'un monomè-

re ayant des groupes sulfonates, et un copolymère de mé-

thacrylate de méthyle (B) contenant environ 0,5 à 10 ' en mole

d'un monomère ayant des groupes contenant de l'azote quater-

naire, afin que le nombre des groupes sulfonates dans le mélange de copolymères ait un rapport d'environ 5: 1 à 1: avec celui des groupes contenant de l'azote quaternaire; - à dissoudre le mélange dans un solvant choisi

dans le groupe se composant de diméthylsulfoxyde et de dimé-

thylformamide, et contenant environ 5 à 40 % en poids d'un composé choisi dans le groupe se composant de glycérine et de formamide pour préparer une solution contenant environ 5 à % en poids de copolymères; et

- à former une membrane à partir de la solution.

17 - Membrane semi-perméable de polyméthacrylate de méthyle réticulée par voie ionique, caractérisée:en ce qu'elle est sensiblement imperméable aux albumines, et en ce qu'elle a un taux de perméation (traversée) d'eau égal

à environ 1 à 2.000 ml.h.m2.mm Hg.

18 - Procédé de fabrication d'une membrane de polyméthacrylate de méthyle réticulée par voie ionique, caractérisé en ce qu'il consiste: - à mélanger un copolymère de méthacrylate de

méthyle (A) contenant environ 0,5 à 10 % en mole d'un monomè-

re ayant des groupes sulfonates, et un copolymère de métha-

crylate de méthyle (B) contenant environ 0,5 à 10 %' en mole

d'un monomère ayant des groupes contenant de l'azote quater-

29. naire,afin que le nombre de groupes sulfonates dans le mélange des copolymères présente un rapport d'environ 5: 1 à 1: 5 avec le nombre de groupes contenant de l'azote quaternaire; - à dissoudre le mélange dans un solvant choisi dans le groupe se composant de diméthylsulfoxyde et de diméthylformamide pour préparer une solution contenant environ à 35 % en poids de copolymères; et

- à former une membrane à partir de la solution.

19 - Procédé selon la revendication 12, caractéri-

sé en ce que la membrane est une membrane à fibres creuses et en ce que l'opération de formation de membrane consiste - à maintenir la solution à une température d'environ 500C; - à extruder la solutionà travers une filière pour fibres creuses; et

- à coaguler le produit de l'extrusion.

- Membrane selon la revendication 15, caractéri-

sée en ce qu'elle comprend des fibres creuses.

21 - Membrane selon la revendication 17, caractéri-

sée en ce qu'elle- comprend des fibres creuses.

22 - Procédé selon la revendication 16, caractéri-

sé en ce que la membrane est composée de fibres creuses et en ce que l'opération de formation de membrane consiste - à maintenir la solution à une température d'au moins environ 500C; - à extruder la solution à travers une filière pour fibres creuses; et

- à coaguler le produit de l'extrusion.

23 - Procédé selon la revendication 18, caractéri-

sé en ce que la membrane est composée de fibres creuses et en ce que l'opération de formation de membrane consiste: - à maintenir la solution à une température d'au moins environ 500C; - à extruder la solution à travers une filière pour fibres creuses; et

- à coaguler le produit de l'extrusion.

24 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

30. tions 19, 22 et 23, caractérisé en ce que la filière est sensiblement pourvue au centre d'un tube mince définissant un orifice annulaire tout autour, le procédé consistant en Qutre à injecter dans ce tube mince une substance choisie dans le groupe se composant du solvant, d'un mélange du sol- vant avec de l'eau, d'un mélange du solvant avec un alcool

polyhydroxylé, de l'air et un gaz inerte.

- Procédé selon l'une quelconque des revendi-

cations 19, 22 et 23, caractérisé en ce qu'il consiste en ou-

tre à amener le produit d'extrusion à se déplacer sur une distance d'environ 0,1 à 200 cm à travers une atmosphère

choisie dans le groupe se composant d'air et d'un gaz iner-

te avant de l'introduire dans le bain de coagulation.

26 - Procédé belon l'une quelconque des revendica-

tions 19, 22 et 23, caractérisé en ce que l'étape de coagu-

lation est réalisée avec un agent de coagulation choisi dans le groupe se composant d'eau et d'un mélange du.solvant

et d'eau, l'agqnt de coagulation ayant une température d'en-

viron 0C à 980C.