FR2608452A1

FR2608452A1 - Procede d'hydrophobisation de materiaux pour filtres a air impermeables aux microbacteries

Info

Publication number: FR2608452A1
Application number: FR8716776A
Authority: FR
Inventors: Ralph-Peter Scholz; Volker Glockner
Original assignee: Medizin und Labortechnik Leipzig VEB
Current assignee: Medizin und Labortechnik Leipzig VEB
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1988-06-24
Also published as: DE3732577A1; DD255282A1; DK663987A; JPS63162013A; HUT53295A; US4985280A; DK663987D0

Abstract

PROCEDE D'HYDROPHOBISATION DE MATERIAUX POUR FILTRES A AIR IMPERMEABLES AUX MICROBACTERIES, CONSTITUES NOTAMMENT PAR UNE MATIERE CERAMIQUE, UNE NAPPE DE TEXTILE, UNE NAPPE DE VERRE OU UNE FEUILLE MINCE DE MICROFILTRE POUR TRACES DE PRODUITS NUCLEAIRES, ET DESTINES A ETRE MIS EN CONTACT AVEC UN PRODUIT D'HYDROPHOBISATION, CARACTERISE EN CE QUE LE PRODUIT D'HYDROPHOBISATION UTILISE POUR LE RECOUVREMENT DE LA SURFACE EST CONSTITUE PAR DES FLUOCARBONES ET PAR LEURS COMPOSES DANS LESQUELS L'HYDROGENE LIE A UN ATOME DE CARBONE A ETE REMPLACE COMPLETEMENT PAR DU FLUOR ET EN CE QUE LES SURFACES A TRAITER SONT RECOUVERTES REGULIEREMENT PAR UNE COUCHE DE PRODUITS FLUORES A CHAINE DE FORMULE CF CF N JUSQU'A CE QUE LE MATERIAU POUR FILTRE PRESENTE UNE SURFACE ESSENTIELLEMENT FLUOREE ET POSSEDE UNE TENSION SUPERFICIELLE INTERIEURE CRITIQUE INFERIEURE A CELLE DES PRODUITS LIQUIDES OU AQUEUX.

Description

La présente invention est relative à un procédé

d'hydrophobisation de matériaux pour filtres à air imper-

méables aux microbactéries. Ce procédé permet de rendre hydrophobes des matériaux qui servent à l'élimination de micro-particules et de constituants de l'air contenant des

microbes et qui sont utilisés de préférence pour les trans-

fusions, les thérapeutiques de perfusion, en anesthésie et

en chirurgie.

Dans presque toutes les branches de la médecine, on

connait des techniques qui impliquent le transfert de li-

quides de récipients à des patients ou dans d'autres récipients. Ce transfert s'accompagne souvent obligatoirement d'une aération ou d'une désaération des récipients utilisés. Le volume d'air déplacé est généralement de l'air atmosphérique qui, avant son admission dans les récipients utilisés, doit être débarrassé de ses microparticules. La purification de l'air s'effectue au moyen de matériaux pour filtres comme, par exemple, les matières céramiques, le papier, les nappes, les membranes (voir demande déposée en RDA N WP B 01 D/293

811.1,), qui, au cours de l'opération ou pendant les inter-

ruptions imposées par le traitement médical, peuvent se trouver en contact avec les liquides à transporter. Il est

essentiel de l'éviter pour empêcher, d'une part, l'encras-

sement des pores des filtres et, d'autre part, la formation

d'un terrain de culture pour les micro-organismes introduits.

Si le cas se produit, la possibilité d'une contamination de la ligne de transfert n'est plus exclue, ce qui impose en définitive l'élimination des appareils de transfert ainsi

que de la réserve de liquide.

Les produits d'hydrophobisation utilisés doivent donc répondre à des exigences particulières. D'une part, ils ne doivent comporter aucun risque physiologique, car, comme on l'a vu, ils sont en contact avec l'air et, dans certains cas également, avec les liquides à transporter. D'autre part, l'utilisation du produit d'hydrophobisation ne doit pas provoquer l'encrassement des pores des filtres et, par ailleurs, l'action hydrophobe doit persister pendant plus

de 5 ans environ.

L'état de la technique se définit par deux manières de procéder. On utilise, d'une part, des matériaux pour

filtres qui sont déjà hydrophobes en raison de leur struc-

ture chimique, comme, par exemple, les membranes de téréph-

talate de polyéthylène et, d'autre part, des matériaux pour filtres qui doivent être traités après coup par des

produits d'hydrophobisation.

Les matériaux pour filtres de la première catégorie conviennent pour une aération ou une désaération effectuées

sous une faible pression différentielle, mais leur fabrica-

tion est assez compliquée. Les filtres rendus hydrophobes après coup, qui peuvent être constitués par des matières céramiques, du papier, de la toison de verre, des textiles, du cuir ou d'autres matériaux, sont beaucoup plus faciles à fabriquer. Cependant, avant leur utilisation, ils doivent

être traités sur un de leurs c8tés par un produit d'hydro-

phobisation répondant aux exigences imposées. Les produits de cette catégorie les plus connus sont les paraffines, les cires, les savons de métaux etc. avec des additions de sels d'aluminium ou de sels de zirconium, des composés organiques quaternaires, des dérivés de l'urée, des résines mélamnines modifiées par des acides gras, des sels complexes de chrome et des silicones. Dans une hydrophobisation, les matériaux constituant le filtre restent poreux, car l'imprégnation recouvre chaque fil individuellement (voir Dictionnaire de Chimie de R5mpps, 8ème Edition, Frânkh'sche Verlagshandlung, Stuttgart 1983). Une indication, fournie par le même document,

suivant laquelle des composés perfluorés conviendraient éga-

lement à l'hydrophobisation, bien qu'ils servent surtout à l'oléophobisation et à l'amélioration de la résistance des

sols, ne présente pas d'intérêt pour un procédé d'hydro-

phobisation de matériaux pour filtres à air imperméables

aux microbacteries.

Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients des solutions techniques connues et de réaliser un matériau pour filtres qui réponde parfaitement aux exigences de l'hygiène médicale. D'une part, l'hydrophobisation ne doit gêner en rien le passage à travers le filtre des milieux à filtrer et les dispositions prises pour la stérilisation ne doivent pas non plus modifier l'efficacité du produit d'hydrophobisation. D'autre part, le but est d'obtenir une possibilité de stockage maximale de 5 ans, jamais atteinte

jusqu'à présent.

Le but de l'invention est la mise au point d'un procé-

dé d'hydrophobisation de matériaux poreux constitués par des matières céramiques, des nappes de textiles, des nappes de verre etc. ou de feuilles minces de microfiltres pour

traces de produits nucléaires ainsi que d'un produit d'hy-

drophobisation pour filtres de systèmes d'aération et de désaération. De plus, le produit d'hydrophobisation doit

pouvoir être fabriqué d'une manière simple à partir de ma-

tières premières d'approvisionnement sur place et, même à de faibles concentrations, répondu aux exigences imposées aux produits d'hydrophobisation des filtres à air dans le

domaine de la médecine humaine.

Ce but est atteint, suivant l'invention, par l'applica-

tion d'un procédé du type initialement défini dans lequel le produit d'hydrophobisation utilisé pour le recouvrement de la surface est constitué par des fluocarbones et par leurs composés dans lesquels l'hydrogène lié à un atome de carbone a été remplacé complètement par du fluor. Dans ce système, les surfaces à traiter doivent être recouvertes régulièrement par une couche de produits à chaîne fluorés de formule CF3(CF2)n jusqu'à ce que le matériau pour filtre présente une surface essentiellement fluorée et, en même temps, acquière une tension superficielle intérieure critique inférieure à celle des produits liquides ou aqueux. Comme produits d'hydrophobisation, on peut utiliser des émulsions de polymères ou d'oligomères contenant du fluor, notamment du PTFE, des composés organiques du fluor comportant des groupes fonctionnels, notamment des composés

de perfluoralkyle, des composés organiques du fluor réac-

tifs, notamment des perfluoralcanes, des composés de fluor-

alkyle inertes, par exemple des perfluoralcanes ou des mélanges de ces composés. Une substance de support suivant l'invention, R, par exemple des résidus alkyles, avec une surface contenant du fluor et une importante séparation de liquide s'obtient en utilisant

R R

1 13 R- CF3-, CF2- ou R4 Groupes CF

R2 R5

ou leurs composés.

La répartition des groupes ou les liaisons avec le

matériau pour filtres peuvent être obtenues par des liai-

sons chimiques ou des interactions physiques connues, comme par exemple les forces de Van-der-Waals.On préfère pour

cela le contact du produit d'hydrophobisation avec le maté-

riau du filtre par les procédés connus de pulvérisation ou

d'immersion au trempé et la fixation du produit d'hydropho-

bisation sur le matériau du filtre par évaporation du solvant.

L'utilisation de fluocarbones pour le recouvrement de

la surface de différents matériaux de filtres permet d'ob-

tenir d'une manière simple un matériau pour filtre à air

qui ne peut pas être mouillé dans les conditions données.

L'application du procédé suivant l'invention permet même

d'obtenir une surface de filtre contenant du fluor qui dé-

passe nettement l'efficacité des produits d'hydrophobisation habituels. Alors que les paraffines ou les polyoléfines, par

exemple le P.E., présentent des tensions dtinterface cri-

tiques de 31 m N/m, on n'obtient que 18 m N/n dans le cas de surfaces à CF2 et même 6 m N/m seulement dans le cas de surfaces à CF3 pur (voir L. Lichtenberger, chim. et Ind., Paris 104 (1971) 7, page 815). On obtient de cette manière une plus grande sécurité, car un abaissement de la tension

d'interface critique contrecarre la mouillabilité des so-

lides. Cet aspect est particulièrement important dans le cas des substances de remplacement du sang, car ces liquides

présentent quelquefois des tensions superficielles nette-

ment inférieures à celle de l'eau (72 m N/m).

On a constaté qu'en ce qui concerne le rejet d'un liquide le principe est que plus les tensions d'interface

sont basses, plus les solides sont difficiles à mouiller.

Le procédé suivant l'invention consiste, pour rendre

hydrophobes des matériaux pour filtres à air à base de fluo-

carbones et de leurs composés, à recouvrir les surfaces à traiter par une couche de produits à chaîne fluorés CF3 (CF2)n. L'hydrophobisation s'effectue de préférence par un procédé de pulvérisation ou d'immersion, ce qui assure un excellent contact entre le produit d'hydrophobisation et le

matériau constituant le filtre. Le produit d'hydrophobisa-

tion est utilisé en solution ou en émulsion ou encore à

l'état pur.

La fixation sur le matériau constituant le filtre s'ef-

fectue, suivant la nature du matériau, par simple séchage, c'est-à-dire par évaporation du solvant, par traitement thermique ou par une activation obtenue par d'autres moyens, par exemple par un rayonnement d'électrons ou, le cas

échéant également, par des combinaisons de ces traitements.

Une purification au moyen de solvants et/ou d'autres pro-

duits de lavage, par exemple d'eau doublement distillée (Aqua redistillata ou bidistillata) assurant l'élimination

des fluocarbones et des produits auxiliaires en excès com-

plète le traitement.

Pour l'utilisation suivant l'invention de fluocarbones ou de leurs composés comme revêtements de surface, on peut utiliser un matériau pour filtre à air constitué par une matière céramique, une nappe de textile, une nappe de verre ou des produits analogues ou des feuilles minces pour microfiltres à traces de produits nucléaires. Il y a lieu

de remarquer également que, si l'on utilise des fluocar.

bones et leurs composés pour l'hydrophobisation, on peut

utiliser également des émulsions de polymères ou d'oligo-

mères contenant du fluor, notamment du PTFE, des composés du fluor organiques comportant des groupes fonctionnels,

notamment des composés de perfluoralkyle, dea composés orga-

niques du fluor réactifs, notamment des perfluoralcanes, des composés de fluoralkyle inertes, par exemple des

perfluoralcanes ou des mélanges de ces composés.

Lorsque le matériau constituant le filtre est consti-

tué par exemple par une nappe de verre et que le produit d'hydrophobisation est constitué par exemple par un mélange de perfluoralcane et d'alcane ayant une longueur de chaîne de C5 à C8, ce mélange est, en tenant compte des règles de sécurité (échappement), simplement pulvérisé sur la surface du matériau, ce qui provoque une augmentation de masse de 0,01 56 à 1,0 50. Après séchage entre 50 C et 1000C dans une

armoire de séchage, la nappe de verre est lavée successive-

ment avec de l'acétone, de l'éthanol et 2 fois avec de l'eau distillée. Après 3 heures de séchage à 800C, le matériau

pour filtre rendu hydrophobe est prêt à l'emploi.

En ce qui concerne son comportement avec les différents matériaux pour filtres, c'est-à-dire les matières céramiques, le papier, les nappes de verre ou de textiles les feuilles minces de microfiltres pour traces de produits nucléaires, un filtre d'aération et de désaération suivant l'invention

qui a été rendu hydrophobe et imperméable aux micro-organis-

mes et ne peut pas être mouillé garantit un volume de débit d'air minimal de 100 cm3/min. Il satisfait doné aux exigences de l'hygiène médicale, car les conditions de traversée du filtre par les milieux à filtrer ne sont pas altérées par l'hydrophobisation. La réalisation de la surface contenant du fluor au moyen de

R1 I3

R CF3 CF2- ou R4 Groupes CF/Composés

R2 R5

qui, comme on l'a vu, peut être obtenue par des interactions physiques, par exemple par les forces de Van-der-Waals ou par des liaisons chimiques avec le matériau constituant le filtre, permet d'obtenir, en ce qui concerne le rejet des

liquides, une efficacité jamais constatée jusqu'à présent.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Procédé d'hydrophobisation de matériaux pour filtres à air imperméables aux microbactéries, constitués notamment par une matière céramique, une nappe de textile, une nappe de verre ou une feuille mince de microfiltre pour traces de produits nucléaires, et destinés à être mis en contact avec un produit d'hydrophobisation, caractérisé en ce que le produit d'hydrophobisation utilisé pour le

recouvrement de la surface est constitué par des fluocarbo-

nes et par leurs composés dans lesquels l'hydrogène lié à un atome de carbone a été remplacé complètement par du fluor et en ce que les surfaces à traiter sont recouvertes régulièrement par une couche de produits fluorés à chaine de formule CF3(CF2)n jusqu'à ce que le matériau pour filtre présente une surface essentiellement fluorée et possède une tension superficielle intérieure critique inférieure à

celle des produits liquides ou aqueux.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, comme produits d'hydrophobisation, on peut utiliser des émulsions de polymères ou d'oligomères contenant du fluor, notamment du PTFE, des composés du fluor comportant

des groupes fonctionnels, notamment des composés de perfluop-

alkyle, des composés organiques du fluor réactifs, notamment des perfluoralcanes, des composés de fluoralkyle inertes, par exemple des perfluoralcanes ou des mélanges de ces composés.

3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce qu'on obtient une substance de support R ayant une sur-

face contenant du fluor et une importante séparation de liquide en utilisant

R1 R

R - CF- C 24 13

R-CF - CF-2 ou R4-Groupes CF

R2 R5

ou les composés correspondants.

4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que la répartition des groupes ou la liaison avec le matériau constituant le filtre s'obtient par des formes de liaison chimiques connues ou par des interactions physiques, par exemple par les forces de Van-der-Waals.

- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que le contact du produit d'hydrophobi-

sation avec le matériau constituant le filtre est assuré au moyen de procédés connus de pulvérisation ou d'immersion et que la fixation du produit d'hydrophobisation sur le matériau constituant le filtre s'obtient par évaporation

du solvant.