FR3012818A1 - Composition de colle bicomposante a base de polyurethane - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une composition de colle bicomposante à base de polyuréthane. L'invention concerne également la fabrication de cartouches de filtration de type membranaire utilisant la composition de colle bicomposante selon l'invention.

Description

675FR 1 COMPOSITION DE COLLE BICOMPOSANTE A BASE DE POLYURETHANE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une composition de colle bicomposante à base de polyuréthane. L'invention concerne également la fabrication de cartouches de filtration de type membranaire utilisant la composition de colle bicomposante selon l'invention. ETAT DE LA TECHNIQUE La filtration par le procédé d'osmose inverse s'effectue au travers d'une membrane semi-perméable offrant la particularité d'arrêter des particules de tailles supérieures ou égales au nanomètre. Par ce procédé, les ions, les bactéries et les virus peuvent être bloqués par la membrane. Le procédé d'osmose inverse permet donc notamment de produire une eau potable à partir d'eaux saumâtres ou de produire des eaux traitées pour les centrales de production d'énergie ou les industries chimiques, pharmaceutiques, à partir d'eau de mer par exemple. Un autre procédé utilisé pour la production d'eau traitée ou d'eau potable est un procédé de distillation sous vide. Ce procédé présente l'inconvénient de consommer beaucoup d'énergie.
Les membranes sont exploitées généralement sous la forme de cartouches de filtration. En pratique, pour le traitement des eaux, il peut y avoir une succession de plusieurs cartouches, par exemple le passage par une ou plusieurs cartouches de type microfiltration puis ultrafiltration permettant d'éliminer les particules de taille de l'ordre de 10-100 nm suivi d'une ou plusieurs cartouches de type osmose inverse permettant d'éliminer les particules de taille supérieure ou égale au nanomètre. Placer des cartouches d'ultrafiltration en amont des cartouches d'osmose inverse permet d'éviter le phénomène de saturation (colmatage), pouvant survenir si des particules de trop grandes dimensions sont bloquées par la membrane filtrante d'osmose inverse. Selon la qualité et le type d'eaux à traiter, les installations pourront contenir différents type de cartouches filtrantes. Il existe deux grandes catégories de cartouches filtrantes. Une première catégorie, plus ancienne, est constituée des cartouches « fibres creuses » (en anglais « hollow fiber »). Un adhésif est appliqué en insérant une composition de colle aux extrémités des fibres et en leur appliquant une force centrifuge, la composition de colle se dépose ainsi sur la surface externe de chacune des fibres creuses. Une composition de colle polyuréthane bicomposante est traditionnellement utilisée. Le document US 3,962,094 décrit ce type de cartouche de filtration. 675FR 2 Une seconde catégorie de filtres ou cartouches filtrantes est constituée de cartouche de type « membrane » formées à partir d'un multicouche de plusieurs membranes et de voiles intercalaires généralement en matériau tissé ou non-tissé, lesdites cartouches sont obtenues par enroulement du multicouche autour d'un tube fermé coté alimentation, imposant au fluide de s'insinuer par les tissus de drainage libres entre chaque spire, et perforé sur sa longueur, perforation par lesquelles le filtrat s'écoule (Figure 5). La fabrication de cartouches de type « fibres creuses » est plus complexe que la fabrication de cartouches de type « membrane ». La cartouche de type « membrane » présente une structure résistante et solide grâce à la structure multicouche formée par la superposition de membranes et offre une qualité de filtration supérieure. Les fibres creuses voient le diamètre de leur porosité augmenter avec la pression, ce qui les rend moins performantes.
Le document US 4,267,044 décrit une composition de polyuréthane thixotrope utilisée pour coller des systèmes de séparation de type « membrane », utilisant par exemple des procédés osmotiques. La composition décrite dans ce document comprend : (a) un prépolymère obtenu par réaction entre un polyol ayant une fonctionnalité OH d'au moins 2 et un diisocyanate organique, et (b) un agent de réticulation comprenant un polyol polyéther ayant une fonctionnalité OH d'au moins 2 et un polyéther présentant une amine primaire en tant que groupe terminal. La composition de colle proposée par ce document ne pourrait pas être utilisée pour la fabrication d'articles soumis aux contraintes du contact alimentaire. En effet, les composés de type amine sont considérés comme toxiques pour des applications telles que la filtration par osmose inverse, permettant la production d'eau potable. Les compositions de colle à base de polyuréthane de l'art antérieur ne permettent pas d'assurer un collage optimal des membranes d'une cartouche de filtration. En effet une telle utilisation nécessite une excellente étanchéité, le collage doit assurer l'étanchéité de la cartouche pour que la filtration soit efficace. La composition de colle ne doit donc pas contenir de bulles d'air, or les colles à base de polyuréthane ont tendance à mousser, à cause de la réactivité des fonctions NCO avec l'humidité présente dans l'air et les substrats. La fabrication des cartouches de filtration prend un certain temps, celui de superposer les différentes couches. La composition de colle doit donc présenter un temps ouvert suffisamment long pour avoir le temps de superposer et d'enrouler les 675FR 3 couches constituant la cartouche de filtration avant que la composition de colle ne perde ses performances. Par ailleurs, la filtration s'effectue au travers de la ou des membranes présentes dans la cartouche. Plus la surface de la membrane libre pour la filtration sera grande, plus le rendement de la filtration sera grand. La composition de colle appliquée doit être suffisamment cohésive (i.e. résister au fluage) pour ne pas occuper trop d'espace de la membrane et ainsi optimiser la surface de filtration, on cherche donc à réduire la surface occupée par la composition de colle. Néanmoins, la composition de colle doit tout de même permettre une bonne imprégnation des différentes couches pour assurer une bonne étanchéité de la cartouche. De plus, la composition de colle doit pouvoir être fabriquée dans un pays puis utilisée dans un autre pays. Il faut donc que la composition des constituants de la colle bi-composants soit suffisamment stable au stockage pour être fabriquée puis stockée pendant un certain temps, pouvant correspondre à la durée du transport (de l'ordre de plusieurs semaines), même à des températures relativement élevées (de l'ordre de 40°C) avant d'être mélangée et appliquée sur un support pour collage. Aujourd'hui, la fabrication des cartouches de filtration est généralement entièrement manuelle. En particulier, la composition de colle à base de polyuréthane qui est généralement utilisée est mélangée à la main puis appliquée toujours manuellement sur l'assemblage filtrant constituant la cartouche. Le document WO 00/78436 décrit une composition de colle bicomposante à base de polyurethane ayant une viscosité de l'ordre de 50000 mPa.s pour une utilisation dans la fabrication de cartouches de filtration de type membranaire. Les colles utilisées pour une application manuelle ne sont pas directement utilisables dans une application robotisée. En effet, les contraintes mécaniques sont très différentes dans les deux types d'application et un ajustement de la viscosité et de la thixotropie (seuil d'écoulement) sont nécessaires. En outre, un mélange manuel tend à incorporer de l'air, et de l'humidité, dans une composition, tandis qu'un mélange mécanique permet de mieux contrôler ce paramètre.
Le document WO 2010/052671 décrit des compositions adhésives bicomposantes à base de polyuréthane comprenant une partie résine A et une partie durcisseur B. Ce document ne divulgue pas les compositions selon l'invention. De plus, la partie résine A décrite dans ce document comprend un agent de seuil choisi parmi des amines ou des polyamines. Or, ce type de composé n'est pas compatible avec les applications visées dans la présente invention, telles que la production d'eau potable ou l'emballage alimentaire. 675FR 4 Il n'existe donc pas à ce jour de solution permettant de proposer une composition de colle polyuréthane bicomposante qui puisse être utilisée aussi bien pour une fabrication manuelle que pour une fabrication robotisée de cartouches filtrantes de type « membrane » et respectant les exigences règlementaires, telles que les normes relatives au contact alimentaire. RESUME DE L'INVENTION Un premier objet de la présente invention concerne une composition de colle comprenant : - une composition A comprenant : o au moins un polyol Pi insaturé présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 290 à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 110 mgKOH/g à 600 mgKOH/g et un taux d'insaturation inférieur ou égal à 150 Wijs o de 5 à 20% en poids, par rapport au poids total de la composition A, d'au moins une charge, o au moins un polyester amorphe, o au moins un polyol saturé P2, - une composition B comprenant au moins un prépolymère à terminaisons NCO, obtenu à partir : ^ d'au moins un polyol polyfonctionnel P3, et ^ d'au moins un mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates.
De préférence, dans la composition A : o le polyol P1 est choisi parmi les polyol-polyesters, et/ou o la charge présente une taille de particules allant de 1 à 10 iam, et/ou o le polyester amorphe est choisi parmi les polyesters aliphatiques, cycloaliphatiques et aromatiques obtenus à partir de diacides et de dialcools, et/ou o le polyol P2 est choisi parmi : ^ un polyol saturé présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 500 à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 300 mgKOH/g, ou ^ un polyol saturé ayant une masse moléculaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 300 g/mol. 675FR De préférence, la composition A comprend : - de 50 à 90% en poids d'au moins un polyol Pi présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 290 à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 110 mgKOH/g à 600 mgKOH/g et un taux 5 d'insaturation inférieur ou égal à 150 Wijs - de 5 à 20% en poids d'au moins une charge, - jusqu'à 10% en poids d'au moins un matériau capable d'adsorber de l'eau, - de 2 à 20% en poids d'au moins un polyester amorphe, - de 1 à 15% en poids d'au moins un polyol saturé P2, par rapport au poids total de la composition A. De préférence, dans la composition B : ^ le polyol polyfonctionnel P3 est choisi parmi les polypropylène glycols, les polyéthylène glycols, et/ou - le mélange d'isocyanates comprend : - de 60 à 90% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, - de 10 à 40% en poids de 2,4'- diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates. De préférence, le prépolymère est obtenu à partir : - de 10 à 40% en poids d'au moins un polyol polyfonctionnel P3, - de 60 à 90% en poids d'au moins un mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène. De préférence, le ratio du nombre de motifs NCO dans la composition B sur le nombre de motifs OH dans la composition A va de 1 à 1,5. De préférence, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition A va de 10000 à 200000 mPa.s, et la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition B va de 10 à 100000 mPa.s. Selon un mode de réalisation, le polyol saturé P2 présente une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 500 à 1500 g/mol et un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 300 mgKOH/g. De préférence, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition A va de 100000 à 200000 mPa.s, et la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition B va de 10000 à 100000 mPa.s. 675FR 6 Selon un autre mode de réalisation, le polyol saturé P2 a une masse moléculaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 300 g/mol. De préférence, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition A va de 10000 à 30000 mPa.s, et la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition B va de 10000 à 50000 mPa.s. Un autre objet de la présente invention concerne un kit prêt à l'emploi comprenant la composition de colle selon l'invention, les compositions A et B étant conditionnées dans deux compartiments distincts.
Un autre objet de la présente invention concerne l'utilisation de la composition selon l'invention ou du kit selon l'invention pour la fabrication de cartouches de filtration par osmose inverse.
L'invention concerne également un procédé de fabrication de cartouches de filtration de type membranaire comprenant : a) la fourniture d'une membrane 2, b) le pliage de la membrane obtenue à l'étape a), c) l'insertion d'un tissu de drainage 3 entre les deux plis 2a et 2b de la membrane de l'étape b) formant ainsi un cahier, d) la fourniture d'un tube collecteur sur lequel est partiellement enroulé au moins un premier espaceur 1, e) le mélange des compositions A et B de la composition de colle 4 selon l'invention, l'application de la composition de colle 4 préparée à l'étape e) sur la face interne d'un premier espaceur 1, g) dépose du cahier obtenu à l'issue de l'étape c) sur l'espaceur revêtu de la composition de colle 4, le côté fermé du cahier étant inséré le long du tube collecteur, h) l'application de la composition de colle 4 préparée à l'étape e) sur la face supérieure du cahier inséré à l'étape g), i) l'application d'un second espaceur 1' sur la superposition obtenue à l'étape h), j) éventuellement la répétition des étapes f) à i), k) l'enroulement de la superposition obtenue à l'issue des étapes a) à j) comprenant au moins deux espaceurs 1 et 1', au moins une membrane 2 et au moins un tissu de drainage 3 autour du tube collecteur, 675FR 7 1) l'obturation de l'enroulement issu de l'étape k) afin d'obtenir la cartouche de filtration. Selon un mode de réalisation, les étapes e) et f) du procédé sont automatisées.
Les avantages de la présente invention sont les suivants : - les compositions de colle selon l'invention peuvent aussi bien être utilisées pour une application manuelle que pour une application automatisée, - la composition de colle selon l'invention peut ne pas comprendre de catalyseur, - la composition de colle selon l'invention, après durcissement, satisfait aux tests d'utilisation dans le contact alimentaire, notamment elle peut être utilisée dans des cartouches de filtration pour la production d'eau potable puisqu'après durcissement, elle ne relargue pas de substances toxiques. - la composition de colle selon l'invention peut être utilisée dans une cartouche de filtration destinée à la production d'eau potable, - la composition de colle selon l'invention peut être utilisée dans des applications pour le contact alimentaire, - la composition de colle selon l'invention a une capacité de moussage réduite, voire nulle, - la composition de colle selon l'invention présente un temps ouvert élevé de l'ordre d'au moins 20 minutes, permettant ainsi la construction du multicouche, - la composition de colle selon l'invention peut être appliquée sous la forme d'un cordon qui reste cohésif et ne coule pas tout en imprégnant correctement la membrane filtrante, - la composition de colle bicomposante selon l'invention est stable au stockage, notamment la composition de colle bicomposante ne se dégrade pas et ne perd pas ses propriétés lors d'un stockage prolongé de 2 semaines à 40°C, - le procédé de fabrication robotisé de cartouches filtrantes selon l'invention permet de réduire les coûts, - le procédé robotisé de fabrication de cartouches filtrantes selon l'invention permet d'optimiser les rendements de production, en diminuant le nombre de produits défectueux, 675FR 8 - les cartouches filtrantes selon l'invention présentent une surface de filtration maximisée grâce aux caractéristiques particulières de la composition de la colle constituant les cordons.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures 1A, 1B et 1C représentent respectivement une membrane 2, une membrane pliée en deux et un cahier comprenant la membrane 2 et un tissu de drainage 3. La figure 2 représente l'application de la composition de colle selon l'invention.
La figure 2A représente un espaceur avant application et la figure 2B représente l'espaceur après application de la composition de colle. La figure 2C représente une coupe transversale de la figure 2B, le cordon de composition de colle 4 est représenté. La figure 3 représente certaines étapes de fabrication d'une cartouche de filtration selon l'invention.
La figure 4 représente un mode de réalisation dans lequel une seconde membrane 2' et un second tissu de drainage 3' sont ajoutés. La figure 5 représente une cartouche de filtration en vue éclatée, permettant d'observer la superposition des couches et le mode de fonctionnement.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La présente invention concerne une composition de colle bicomposante à base de polyuréthane comprenant : - une composition A, dite composition de résine A, comprenant : o au moins un polyol Pi insaturé présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 290 à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 600 mgKOH/g et un taux d'insaturation inférieur ou égal à 150 Wijs, o de 5 à 20% en poids, par rapport au poids total de la composition A, d'au moins une charge, o au moins un polyester amorphe, o au moins un polyol P2 saturé, - une composition B, dite durcisseur, comprenant au moins un prépolymère à terminaisons NCO, obtenu à partir : ^ d'au moins un polyol polyfonctionnel P3, et ^ d'au moins un mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates. 675FR 9 Composition de résine A - polyol I' La composition de résine A comprend au moins un polyol Pi insaturé présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 290 à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 600 mgKOH/g et un taux d'insaturation inférieur ou égal à 150 Wij s, au moins une charge, au moins un polyester amorphe et au moins un polyol saturé P2. Par « polyol insaturé » au sens de la présente invention, on entend un polyol ayant un taux d'insaturation non nul.
Le taux d'insaturation est mesuré en déterminant l'indice d'iode. En effet, l'indice d'iode d'un lipide est la masse de diiode (I2), exprimée en gramme, capable de se fixer sur les insaturations, les doubles liaisons en général, des acides gras, mesurée dans 100 g de matière grasse. L'indice d'iode en lui-même ne possède pas d'unité. Néanmoins, la méthode de Wijs permet de déterminer par expérimentation le nombre de doubles liaisons que possède un acide gras. Cette méthode est applicable à tous types de composés. La masse moléculaire moyenne en nombre peut être mesurée par des méthodes classiques bien connue de l'homme du métier, par exemple par chromatographie d'exclusion stérique.
L'indice d'hydroxyle IOH est une grandeur expérimentale définie comme la masse de KOH, exprimée en mg, nécessaire pour neutraliser 1 g de polymère. L'indice d'hydroxyle IOH peut être mesuré par des méthodes classiques, bien connue de l'homme du métier, par exemple selon la norme NF T 52-112. De préférence, le polyol P1 présente une fonctionnalité OH allant de 2,2 à 3,5, de préférence de 2,5 à 3,2, de préférence encore de 2,8 à 3. Au sens de la présente invention, on entend par fonctionnalité OH, le ratio du nombre de moles de fonctions OH sur le nombre de moles de polyol. La fonctionnalité OH peut être calculée selon la formule ci-dessous : M x IOH F - 56100 Dans la formule ci-dessus, F représente la fonctionnalité OH, M représente la masse moléculaire moyenne en nombre en g/mol et IOH représente l'indice d'hydroxyle en mgKOH/g.
Le polyol P1 peut être d'origine végétale ou pétrolière. De préférence, ledit polyol a une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 290 à 1500 g/mol, de préférence de 500 à 1300 g/mol, de préférence encore de 900 à 1100 g/mol. 675FR 10 De préférence, ledit polyol présente un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 600 mgKOH/g, de préférence de 120 à 300 mgKOH/g, de préférence encore de 150 à 200 mgKOH/g. De préférence, ledit polyol présente un taux d'insaturation supérieur à 0 et inférieur ou égal à 150 Wijs, de préférence inférieur ou égal à 125 Wijs, de préférence encore inférieur ou égal à 100 Wij s. De préférence, ledit polyol P1 est choisi parmi les polyol-polyesters, les polyol-polyéthers, de manière plus préférentielle parmi les polyol-polyesters. De préférence, ledit polyol est choisi parmi les triglycérides insaturés fonctionnalisés par des fonctions OH, ayant de préférence une fonctionnalité OH allant de 2,5 à 3. De préférence, le polyol P1 se présente sous la forme d'un mélange de polyols. Selon un mode de réalisation, le mélange de polyols présente en moyenne une masse moléculaire moyenne en nombre M allant de 290 g/mol à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 600 mgKOH/g et un taux d'insaturation inférieur ou égal à 150 Wijs. De préférence, ledit polyol Pi est de l'huile de ricin. Selon un mode de réalisation de l'invention, le polyol Pi ou le mélange de polyols représentent de 50 à 90% en poids, de préférence de 60 à 85% en poids, de préférence encore de 65 à 80% en poids, du poids total de la composition de résine A. - polyester amorphe Au sens de la présente invention, on entend par polyester amorphe, un polyester qui n'est ni cristallin, ni semi-cristallin, mais à l'opposé un polymère constitué de chaînes macromoléculaires en désordre disposées sans aucune règle de façon aléatoire. Elles peuvent être repliées, enchevêtrées. Le caractère amorphe du polyester peut être déterminé par différentes méthodes bien connues de l'homme du métier, telles que par calorimétrie différentielle à balayage (« Differential Scanning Calorimetry » ou « DSC » en anglais), par mesures de densité, par diffraction aux rayons X, par microscopie optique polarisante (« Polarizing Optical Microscopy » en anglais), par microscopie électronique en transmission (« Transmission Electron Microscopy » en anglais), par RMN à l'état solide (« solid state NMR » en anglais) ou par spectroscopie de vibration. De préférence, le polyester amorphe a une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 700 à 2000 g/mol, de préférence de 900 à 1500 g/mol. 675FR 11 De préférence, le polyester amorphe est d'origine pétrolière et est obtenu à partir de diacides et de dialcools aliphatiques et/ou cycloaliphatiques et/ou aromatiques. De préférence, le polyester amorphe présente une fonctionnalité OH allant de 1,9 à 2,1, de préférence une fonctionnalité OH d'environ 2. De préférence, le polyester amorphe est un polyester-polyol ayant une fonctionnalité OH allant de 1,9 à 2,1, de préférence une fonctionnalité OH d'environ 2. De préférence encore, le polyester-polyol amorphe présente un indice d'hydroxyle allant de 50 mgKOH/g à 150 mgKOH/g et de préférence de 70 mgKOH/g à 120 mgKOH/g. De préférence, le polyester amorphe représente de 2 à 20% en poids, de préférence de 5 à 15% en poids du poids total de la composition de résine A. - charge De préférence, la charge présente une taille moyenne de particules allant de 1 à 10 pm, de préférence de 1,5 à 7 pm, de préférence encore de 2 à 5p.m. La taille moyenne des particules de charge peut être mesurée par toutes méthodes bien connues de l'homme du métier, par exemple par diffraction laser. De préférence, la charge est une charge minérale, de préférence choisie parmi le carbonate de calcium, le carbonate de magnésium, le sable, l'alumine, l'alumine hydratée, le silicate de magnésium, le silicate d'aluminium, le silicate de sodium, le silicate de potassium, la craie, le mica, le talc, le sulfate de baryum, les argiles de type kaolins et la silice. De préférence, la ou les charges représentent de 5 à 20% en poids, de préférence de 7 à 15% en poids du poids total de la composition de résine A. - polyol P2 Le polyol saturé P2 peut être choisi parmi : ^ un polyol saturé présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 500 à 1500 g/mol, de préférence de 700 à 1300 g/mol, et un indice d'hydroxyle allant de 100 à 350 mgKOH/g, de préférence de 150 à 250 mgKOH/g, ou ^ un polyol saturé ayant une masse moléculaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 300 g/mol, de préférence inférieure ou égale à 250 g/mol.
De préférence, le polyol saturé P2 représente de 1 à 15% en poids, de préférence de 3 à 10% en poids, du poids total de la composition de résine A. 675FR 12 - matériau capable d'adsorber de l'eau De préférence, la composition de résine A comprend en outre au moins un matériau capable d'adsorber de l'eau (en anglais « a water-scavenger »). La capacité d'un matériau à absorber de l'eau peut être évaluée qualitativement en validant manuellement qu'il y a bien une exothermie lorsque le matériau absorbe ou capture de l'humidité, par exemple en serrant le matériau dans la main, il y a un échauffement de la peau. De préférence, ledit matériau est un matériau poreux. De préférence, ledit matériau poreux présente une taille de pores allant de 3 à 5 Angstrom, de préférence de 3 à 4 Angstrom, de préférence d'environ 3 Angstrom.
L'homme du métier connait de nombreux matériaux capables d'adsorber de l'eau. On peut citer notamment la zéolithe ou l'oxyde de calcium. De préférence, le matériau capable d'adsorber de l'eau est un matériau inorganique. De préférence, le matériau capable d'adsorber de l'eau est de la zéolithe, de préférence de la zéolithe synthétique. L'ajout du matériau capable d'adsorber de l'eau permet notamment d'éliminer le phénomène de moussage. En effet, les fonctions NCO réagissent facilement avec l'eau, par une réaction formant du dioxyde de carbone. Ledit matériau adsorbe (piège) l'humidité présente dans l'air et donc empêche une éventuelle réaction entre les fonctions NCO présentes dans la composition de durcisseur B et l'eau ; ainsi les fonctions NCO réagissent de manière adéquate avec les fonctions OH de la composition de résine A et non avec l'eau présente notamment dans l'air. Selon un mode de réalisation de l'invention, le matériau capable d'adsorber de l'eau représente jusqu'à 10% en poids, de préférence de 2 à 7% en poids, du poids total de la composition de résine A. - composition de résine A Selon la présente invention, la viscosité est mesurée à l'aide d'un viscosimètre Brookfield, selon la norme ISO 2555.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition de résine A va de 10000 à 200000 mPa.s. La viscosité de la composition de résine A est mesurée à 23°C à l'aide d'un viscosimètre Brookfield avec une aiguille n°7 et une vitesse de 20 tr/min. De préférence, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition de résine A est ajustée en fonction du mode de mise en oeuvre de la composition de colle bicomposante. En effet, pour une mise en oeuvre dans un procédé comprenant un mélange manuel de la composition de colle, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de 675FR 13 la composition de résine A va de préférence de 10000 à 30000 mPa.s. Et pour une mise en oeuvre dans un procédé comprenant un mélange automatisé, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition de résine A va de préférence de 100000 à 200000 mPa.s.
La viscosité de la composition de résine A peut être ajustée par un choix approprié du polyol saturé P2. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour un mélange automatisé de la composition de colle bicomposante, le polyol saturé P2 est choisi parmi les polyols saturés présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 500 à 1500 g/mol, de préférence de 700 à 1300 g/mol, et un indice d'hydroxyle allant de 100 à 350 mgKOH/g, de préférence de 150 à 250 mgKOH/g. Selon cette variante, de préférence, le polyol saturé P2 présente une fonctionnalité OH allant de 2,2 à 3,5, de préférence allant de 2,5 à 3,2, de préférence encore allant de 2,8 à 3.
Selon cette variante, de préférence, le polyol saturé P2 est choisi parmi les polyols-polyesters, de préférence encore parmi les triglycérides d'acides gras fonctionnalisés par des OH, la fonctionnalité OH allant de préférence de 2,5 à 3. De préférence, le polyol saturé est de l'huile de ricin hydrogénée. Selon un autre mode de réalisation, pour un mélange manuel de la composition de colle bicomposante, le polyol saturé P2 est choisi parmi les polyols saturés ayant une masse moléculaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 300 g/mol, de préférence encore inférieure ou égale à 250 g/mol. Selon cette variante, de préférence, le polyol saturé est choisi parmi le diéthylène glycol, le dipropylène glycol, l'éthylène glycol, le 1,2-propylène glycol, le 1,3-propylène glycol, le 1,4-butylène glycol, le 2,3-butylène glycol, le 1,6-hexane diol, le 1,8-octane diol, le néopentyl glycol, le 1,4-bishydroxyméthyl cyclohexane, la glycérine, le triméthylolpropane, le triméthyloléthane, le 1,2,6-hexane triol, le 1,2,4-butane triol, le pentaérythritol, le quinitol, le mannitol, le sorbitol, le formitol, le améthyl-glucoside 2-methyl-1,3-propane diol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, le dibutylène glycol, le triéthylèneglycol, le tripropylène glycol, le tétraéthylène glycol, le tétrapropylène glycol, le triméthylène glycol, le tétraméthylène glycol, et le 1,4-cyclohexanediméthanol (1,4-bis-hydroxyméthylcyclohexane). Quel que soit le procédé de mise en oeuvre de la composition de colle, de préférence, la composition de résine A comprend : - de 50 à 90% en poids, de préférence de 60 à 85% en poids, de préférence encore de 65 à 80% en poids d'au moins un polyol Pi tel que défini ci-dessus, 675FR 14 - de 5 à 20% en poids, de préférence de 7 à 15% en poids, charge, d'au moins une , d'au moins un , d'au moins un , d'au moins un - de 2 à 20% en poids, de préférence de 5 à 15% en poids polyester amorphe, - de 1 à 15% en poids, de préférence de 3 à 10% en poids polyol saturé P2 tel que défini ci-dessus, - jusqu'à 10% en poids, de préférence de 2 à 7% en poids matériau capable d'adsorber de l'eau, par rapport au poids total de la composition de résine A.
De préférence, la composition de résine A consiste essentiellement en : - de 50 à 90% en poids, de préférence de 60 à 85% en poids, de préférence encore de 65 à 80% en poids, d'au moins un polyol P1 tel que défini ci-dessus, - de 5 à 20% en poids, de préférence de 7 à 15% en poids, d'au moins une charge, - de 2 à 20% en poids, de préférence de 5 à 15% en poids, d'au moins un polyester amorphe, - de 1 à 15% en poids, de préférence de 3 à 10% en poids, d'au moins un polyol saturé P2 tel que défini ci-dessus, - jusqu'à 10% en poids, de préférence de 2 à 7% en poids, d'au moins un matériau capable d'adsorber de l'eau, par rapport au poids total de la composition de résine A.
Composition de durcisseur B La composition de durcisseur B comprend au moins un prépolymère à terminaisons NCO, obtenu à partir : ^ d'au moins un polyol polyfonctionnel P3, et ^ d'au moins un mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates. - Polyol polyfonctionnel P3 De préférence, le polyol polyfonctionnel P3 est choisi parmi les polypropylènes glycols, les polyéthylènes glycols, les polybutylènes glycols.... 675FR 15 - Mélange d'isocyanates Le mélange d'isocyanates peut comprendre des monomères et des prépolymères fonctionnalisés par des fonctions NCO. Au sens de la présente invention, on entend par « mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène », un mélange comprend au moins 60% en poids 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène sous la forme de monomères, soit sous forme non polymérisée. De préférence, le mélange d'isocyanates comprend en outre au moins un autre isocyanate choisi parmi les isocyanates aliphatiques, alicycliques et aromatiques.
De préférence, le mélange d'isocyanates comprend en outre au moins un autre isocyanate choisi parmi le 2,2'-diisocyanate de diphénylméthylène, le 4,4'diisocyanate de diphénylméthylène, le 2,6-diisocyanate de toluène, le m-xylylène diisocyanate, le 2,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, le 2,4'-dibenzyl diisocyanate, le 2,4-diisocyanate de toluène, le méthylène bis(4-cyclohexylisocyanate), l'isophorone diisocyanate, l'hexaméthylène diisocyanate. De préférence, le mélange d'isocyanates consiste essentiellement en deux isocyanates différents. De préférence, le mélange d'isocyanates comprend : - de 60 à 90% en poids, de préférence de 65 à 85% en poids, de 4,4'- diisocyanate de diphénylméthylène, - de 10 à 40% en poids, de préférence de 15 à 35% en poids, d'au moins un autre isocyanate choisi parmi les isocyanates aliphatiques, alicycliques et aromatiques, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates.
De préférence, le mélange d'isocyanates comprend : - de 60 à 90% en poids, de préférence de 65 à 85% en poids, de 4,4'diisocyanate de diphénylméthylène, - de 10 à 40% en poids, de préférence de 15 à 35% en poids, de 2,4'diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates. De préférence, le mélange d'isocyanates consiste essentiellement en : - 60 à 90% en poids, de préférence 65 à 85% en poids, de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, - 10 à 40% en poids, de préférence 15 à 35% en poids, de 2,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates. 675FR 16 De préférence, le prépolymère à terminaisons NCO présente une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 500 à 3000 g/mol, de préférence allant de 900 à 2500 g/mol. De préférence, le prépolymère à terminaisons NCO présente une fonctionnalité NCO allant de 2 à 4, de préférence de 2,5 à 3,5. Au sens de la présente invention, on entend par fonctionnalité NCO, le ratio du nombre de moles de fonctions NCO sur le nombre de moles de prépolymère. La fonctionnalité NCO peut être mesurée selon une méthode décrite dans la partie expérimentale. La méthode de dosage des fonctions NCO libres inclut le dosage des fonctions portées par le diisocyanate monomère et des fonctions portées en bout de chaîne du prépolymère. De préférence, le prépolymère à terminaisons NCO est obtenu en faisant réagir : - de 10 à 40% en poids, de préférence de 15 à 30% en poids, de polyol(s) polyfonctionnel(s) P3, et - de 60 à 90% en poids, de préférence de 70 à 85% en poids, de préférence encore de 75 à 80% en poids du mélange d'isocyanates, par rapport au poids total du prépolymère.
De préférence, le pourcentage massique de fonctions isocyanate NCO par rapport à la masse de prépolymère dans la composition de durcisseur B va de 10 à 30%, de préférence de 15 à 25% en poids. - Autres composants De préférence, la composition de durcisseur B comprend en outre quelques ppm massiques d'acide phosphorique pour stabiliser le prépolymère. Lorsqu'il est présent, l'acide phosphorique ne représente pas plus de 0,1% en poids du poids total de la composition de durcisseur B. De préférence, la composition de durcisseur B comprend en outre un ou plusieurs additifs choisis parmi les matériaux capables d'adsorber de l'eau, les charges, les pigments ou colorants organiques et/ou inorganiques, des modificateurs de rhéologie. De préférence, la ou les charges sont identiques à celles de la composition de résine A.
De préférence, le matériau capable d'adsorber de l'eau est identique à celui qui peut être utilisé dans la composition de résine A. 675FR 17 - Composition de durcisseur B La viscosité de la composition de durcisseur B est mesurée avec un viscosimètre Brookfield selon la norme ISO 2555. De préférence, la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition de durcisseur B va de 10000 à 100000 mPa.s. La viscosité du durcisseur est mesurée à 23°C à l'aide d'un viscosimètre Brookfield avec une aiguille n°6 et une vitesse de 20 tr/min. Comme pour la composition de résine A, la viscosité à 23°C de la composition de durcisseur B peut être ajustée en fonction du mode de préparation de la composition de colle bicomposante. En effet, pour un mélange manuel de la composition de colle bicomposante, la viscosité à 23°C de la composition de durcisseur B va de préférence de 10000 à 50000 mPa.s, de préférence de 20000 à 40000 mPa.s. Et pour un mélange automatisé de la composition de colle bicomposante, la viscosité à 23°C de la composition de durcisseur B va de préférence de 10000 à 100000 mPa.s, de préférence de 25000 à 75000 mPa.s. Quel que soit le mode de mise en oeuvre de la composition de colle, de préférence, la composition de durcisseur B consiste essentiellement en un prépolymère obtenu à partir : ^ d'au moins un polyol polyfonctionnel P3, et ^ d'au moins un mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates. De préférence, la composition de durcisseur B consiste essentiellement en au moins un prépolymère obtenu à partir : - de 10 à 40% en poids, de préférence de 15 à 30% en poids, de polyol(s) polyfonctionnel(s) P3, et - de 60 à 90% en poids, de préférence de 70 à 85% en poids, de préférence encore de 75 à 80% en poids du mélange d'isocyanates, par rapport au poids total du prépolymère.35 675FR 18 Colle bicomposante De préférence, le ratio du nombre de motifs NCO dans la composition de durcisseur B sur le nombre de motifs OH dans la composition de résine A (NCOB/OHA) va de 1 à 1,5 et de façon préférentielle de 1 à 1,2.
Les proportions respectives de compositions A et de compositions B sont ajustées afin d'obtenir le ratio NCOB/OHA souhaité. De préférence, le ratio volumique : composition de résine A/composition de durcisseur B, dans la composition de colle bicomposante va de 2/1 à 1/1.
De préférence, la viscosité de la composition de colle après mélange des compositions A et B va de 10000 à 200000 mPa.s, de préférence de 14000 à 150000 mPa. s. La viscosité peut varier selon le mode de mise en oeuvre de la composition de colle. En effet, pour un mélange manuel de la composition de colle, la viscosité va de préférence de 10000 à 80000 mPa.s, de préférence encore de 14000 à 65000 mPa.s. Pour un mélange automatisé de la composition de colle, la viscosité va de préférence de 100000 à 200000 mPa.s, de préférence de 110000 à 150000 mPa.s. La viscosité de la composition de colle bicomposante est mesurée à 23°C à l'aide d'un viscosimètre Brookfield avec une aiguille n°6 et une vitesse de 20 tr/min.
La composition de colle selon l'invention peut comprendre un catalyseur de type sel métallique (métaux de type : étain, bismuth, titane, nickel, cuivre, zirconium, etc.) ou de type amine (amines primaires ou secondaires, diamines, triamines, etc.) mais de façon préférentielle la composition de colle selon l'invention ne comprend pas de catalyseur, en particulier ni la composition de résine A, ni la composition de durcisseur B ne comprend de catalyseur. La composition de colle selon l'invention se trouve sous forme de deux compositions séparées pendant leur stockage. La composition de résine A forme une première partie de la composition de colle et la composition de durcisseur B forme la seconde partie de la composition de colle. Procédé de préparation de la composition de colle selon l'invention La présente invention concerne également un procédé de préparation de la composition de colle selon l'invention. Le procédé de préparation respectivement de la composition de résine A et de la composition de durcisseur B comprend le mélange des constituants respectivement de 675FR 19 la composition de résine A et de la composition de durcisseur B. De préférence, le procédé de préparation comprend au moins une étape de conditionnement des constituants à une température de l'ordre de 25°C. De préférence, le procédé de préparation comprend au moins une étape de mise sous vide, de préférence à une pression inférieure à 0,9 x 105 Pa. La composition de résine A peut être préparée selon le protocole décrit dans la partie expérimentale (pour les compositions 1 ou 2). La composition de durcisseur B peut être préparée selon le protocole décrit dans la partie expérimentale (pour les compositions 1 ou 2).
La mise en oeuvre de la composition de colle bi-composants comprend le mélange de la composition de résine A avec la composition de durcisseur B. Les deux compositions A et B de la composition de colle sont destinées à être mélangées par un mélange extemporané, lors de l'utilisation de ladite composition de colle pour réaliser un collage. Le mélange des deux compositions A et B de la composition de colle bicomposants peut être effectué par un mélange manuel ou par un mélange automatisé (Machine de pompage et de dosage).
Le temps ouvert TO d'une composition de colle est défini comme le temps à ne pas dépasser avant l'assemblage des éléments à coller. En dehors du temps ouvert, les propriétés recherchées ne sont plus assurées, notamment la composition de colle n'est plus suffisamment fluide (durcissement trop avancé) pour assurer un bon mouillage de l'élément à contre-coller.
Ce paramètre est influencé par les composants de la colle, par les conditions climatiques ambiantes (humidité, température) mais dépend aussi par exemple de l'épaisseur du joint de colle et de la nature des éléments à assembler.
Kit prêt à l'emploi La présente invention concerne également un kit prêt à l'emploi, comprenant la composition de résine A telle que définie ci-dessus d'une part et la composition de durcisseur B telle que définie ci-dessus d'autre part, conditionnées dans deux compartiments séparés.
En effet, la composition de colle selon l'invention peut se trouver sous une forme bi-composants, par exemple au sein d'un kit prêt à l'emploi, comprenant la composition de résine A d'une part dans un compartiment ou cartouche et la 675FR 20 composition de durcisseur B d'autre part dans un second compartiment ou cartouche, au sein par exemple d'une bicartouche, dans des proportions adaptées pour un mélange direct des deux composants Selon un mode de réalisation de l'invention, le kit comprend en outre un ou plusieurs moyens permettant le mélange des deux compositions A et B. De préférence, les moyens de mélange sont choisis parmi des mélangeurs statiques de diamètre adapté aux quantités utilisées.
La composition de colle et le kit selon l'invention peuvent être utilisés pour de nombreuses applications, notamment la fabrication d'articles destinés à un usage impliquant un contact avec des aliments. Selon un mode de réalisation de l'invention, le kit prêt à l'emploi comprend en outre un ou plusieurs constituants choisis parmi un tube collecteur, un espaceur, un tissu de drainage et une membrane filtrante. Selon cette variante, le kit permet de fabriquer une cartouche de filtration. Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane 2 se trouve sous une forme pliée en deux, formant deux plis 2a et 2b (voir figure 1A). Selon un mode de réalisation de l'invention, le kit prêt à l'emploi comprend en outre au moins un cahier comprenant une membrane pliée en deux et un tissu de drainage 3 inséré entre les deux plis 2a et 2b de la membrane filtrante (voir figure 1B). 25 L'eau brute est distribuée sur la surface de la membrane via le tissu de drainage, le filtrat est conduit par l'espaceur jusqu'au tube collecteur. La cartouche de filtration qui peut être utilisée dans la présente invention peut comprendre tous types de membranes, d'espaceurs et de tissus de drainage bien 30 connus de l'homme du métier pour leur utilisation dans des procédés de filtration sur membrane par un procédé d'osmose inverse. En particulier, la membrane filtrante 2 peut être composée des trois couches successives suivantes : - une couche polyamide, de préférence d'une épaisseur inférieure ou égale à 35 5 iam, plus particulièrement inférieure ou égale à 2 lm, - une couche polysulfone, de préférence d'une épaisseur allant de 30 à 80 i.tm, plus particulièrement de l'ordre de 50 iam, 675FR 21 - une couche polyester, de préférence d'une épaisseur allant de 120 à 200 i.tm, plus particulièrement de l'ordre de 1501.1.m. La couche polysulfone correspond à la partie active, semi perméable de la membrane.
De préférence, le tissu de drainage et l'espaceur sont choisis parmi les matériaux tissés ou non-tissés, les mailles, les grilles, de préférence l'espaceur et/ou le tissu de drainage sont en polypropylène ou en polyéthylene. Le tube collecteur peut être choisi parmi tout type de tube classiquement utilisé dans les cartouches de filtration. De préférence, le tube collecteur est en polypropylène ou en polyéthylene. Utilisation de la composition de colle selon l'invention La présente invention concerne également l'utilisation de la composition de colle bi-composants selon l'invention pour la fabrication d'une cartouche de filtration par osmose inverse. Selon un mode de réalisation de l'invention, la cartouche de filtration comprend : - un tube collecteur, - au moins deux espaceurs, - au moins une membrane, et - au moins un tissu de drainage.
Les constituants listés ci-dessus sont collés les uns aux autres à l'aide de la composition de colle selon l'invention. La figure 2 représente un espaceur (figure 2A) sur lequel est appliquée une composition de colle 4 selon l'invention (figure 2B). La composition est de préférence appliquée sous la forme d'un cordon. En effet, cette forme de dépôt permet une meilleure imprégnation de la membrane. La figure 2C correspond à une vue en coupe transversale de l'assemblage filtrant de la figure 2B (l'espaceur 1 a été représenté avec une certaine épaisseur pour plus de visibilité). Le cordon de colle est visible et est représenté par les deux éléments 4 de la figure 2C.
La composition de colle selon l'invention permet notamment d'avoir une bonne tenue du cordon pour permettre une bonne imprégnation de la membrane au moment 675FR 22 de l'enroulement de la cartouche, c'est-à-dire au moment où une contrainte sera appliquée sur le cordon de composition de colle. Selon un mode de réalisation préféré représenté sur la figure 2B, la composition de colle est appliquée sur la périphérie de l'espaceur. Néanmoins, d'autres schémas d'application de la composition de colle sont possibles. Cartouche de filtration La présente invention concerne également une cartouche de filtration par osmose inverse de type « membranaire » dans laquelle l'assemblage filtrant ou les assemblages filtrants sont collés à l'aide de la composition de colle bi-composants selon la présente invention. La cartouche de filtration selon la présente invention comprend au moins deux espaceurs, au moins une membrane filtrante et au moins un tissu de drainage, la composition de colle selon l'invention étant appliquée sur au moins une face choisie parmi l'espaceur et la membrane. De préférence, la membrane se trouve sous forme pliée en deux, avec un tissu de drainage inséré entre les deux plis 2a et 2b de la membrane.
De préférence, la composition de colle selon l'invention est appliquée sous la forme d'un cordon de colle sur la périphérie de l'espaceur (voir figure 2B et figure 2C), et/ou sur la périphérie d'un des deux plis de membrane, par exemple sur le pli 2a sur la figure 3C. De préférence encore, la composition de colle est appliquée sur la membrane sous la forme d'un U, le côté ouvert du U se situant le long de la pliure de la membrane. De même, selon un mode préféré, la composition de colle est appliquée sur l'espaceur sous la forme d'un U, le côté ouvert du U se situant sur le côté de l'espaceur destiné à se superposer sur la pliure de la membrane. La figure 3 représente différentes étapes d'un mode de réalisation de fabrication d'une cartouche de filtration selon l'invention, le tube collecteur n'est pas représenté.
Une étape non représentée sur la figure 3 est l'étape au cours de laquelle l'espaceur est partiellement enroulé autour du tube collecteur, par exemple en effectuant de 1 à 2 tours autour du tube. L'espaceur peut être fixé sur le tube à l'aide de la composition de colle selon l'invention, par exemple en appliquant un cercle de colle sur les deux extrêmités du tube collecteur, avant enroulement partiel de l'espaceur. La figure 3A représente un espaceur sur lequel est appliquée la composition de colle 4 selon l'invention. Selon un mode de réalisation non représenté, l'espaceur peut 675FR 23 être ensuite une seconde fois partiellement enroulé, de l'ordre de 1 à 2 tours, autour du tube collecteur. Cette étape facultative permet d'enrouler autour du tube un espaceur revêtu de la composition de colle selon l'invention. La figure 3B représente la superposition obtenue en appliquant un cahier comprenant les plis 2a et 2b de la membrane 2 et un tissu de drainage 3 sur l'espaceur 1 revêtu de la composition de colle 4. Sous l'effet de l'écrasement, le cordon de colle 4 s'insinue dans la structure ouverte de l'espaceur et se répartie sur ses deux faces. La figure 3C représente la superposition de la figure 3B sur laquelle est appliquée la composition de la colle 4 selon l'invention.
La figure 3D illustre l'étape au cours de laquelle un second espaceur 1' est appliqué sur la superposition obtenue à la figure 3C. La figure 3E illustre l'étape d'enroulement de la superposition des couches successives espaceur 1, pli de la membrane 2b, tissu de drainage 3, pli de la membrane 2a et second espaceur 1'. Pour plus de simplicité, les couches ne sont pas représentées avec une certaine épaisseur dans la figure 3E. Selon un mode de réalisation, les espaceurs 1 et 1' forment un feuillet et sont donc reliés sur un bord. La cartouche est utilisable après durcissement de la composition de colle selon l'invention. La cartouche de filtration selon l'invention peut en outre comprendre une ou plusieurs membranes de filtration supplémentaires. La figure 4 illustre un mode de réalisation de l'invention dans lequel la cartouche de filtration comprend une seconde membrane de filtration 2'. La figure 4A représente la superposition de la figure 3D sur laquelle est appliquée une composition de colle 4 selon l'invention.
La figure 4B représente la superposition obtenue en appliquant un second cahier comprenant les plis 2'a et 2'b de la seconde membrane 2' et un second tissu de drainage 3' sur l'espaceur 1' revêtu de la composition de colle 4. La figure 4C illustre l'application de la composition de colle 4 selon l'invention sur la superposition obtenue à la figure 4B.
La figure 4D représente une étape au cours de laquelle un troisième espaceur 1" est appliqué sur la superposition obtenue à la figure 4C. La cartouche de filtration est ensuite obtenue par enroulement de la superposition d'assemblages filtrants et durcissement de la composition de colle.
L'enroulement de la superposition provoque l'application d'une force de cisaillement sur la composition de colle, ce qui permet d'imprégner la membrane 2 (et 675FR 24 membrane 2' conduisant aux plis 2'a et 2'b lorsqu'une seconde membrane est utilisée) et l'espaceur 1 (et espaceurs 1' et 1") et d'assurer l'étanchéité de la cartouche de filtration. La composition de colle peut être appliquée soit sur l'espaceur (figure 3A) soit sur la membrane (figure 3C). La composition de colle n'est pas appliquée sur le tissu de drainage. Par conséquent, la structure de l'espaceur est de préférence moins ouverte que la structure du tissu de drainage afin de maintenir la composition de colle à la surface de l'espaceur. La structure ouverte du tissu de drainage permet de limiter les pertes de charges à l'écoulement et d'augmenter le volume « libre » interstitiel, par rapport à l'espaceur. De préférence, les caractéristiques des constituants de la cartouche de filtration sont telles que décrites ci-dessus pour le kit prêt à l'emploi.
La figure 5 représente une cartouche de filtration selon l'invention, la superposition des couches étant éclatée pour permettre leur visualisation. L'eau d'alimentation entre par l'entrée 6 de la cartouche, le perméat est récolté dans le tube collecteur de perméat 5 et sort par la sortie 9. La sortie 8 représente les sorties des résidus.
Les flèches 9a, 9b et 9c représentent le flux du perméat dans la cartouche. La cartouche représentée sur la figure 5 comprend une membrane filtrante 2 comprenant deux plis 2a et 2b, deux espaceurs 1 et 1' et un tissu de drainage 3. La composition de colle selon l'invention n'est pas représentée sur cette figure. La cartouche comprend une enveloppe extérieure 10.
Procédé de fabrication de la cartouche de filtration selon l'invention Le procédé de fabrication des cartouches de filtration comprend les étapes suivantes : a) la fourniture d'une membrane 2, b) le pliage de la membrane obtenue à l'étape a), c) l'insertion d'un tissu de drainage 3 entre les deux plis 2a et 2b de la membrane de l'étape b) formant ainsi un cahier, d) la fourniture d'un tube collecteur sur lequel est partiellement enroulé au moins un premier espaceur 1, e) le mélange des compositions A et B de la composition de colle selon l'invention, 675FR 25 f) l'application de la composition de colle 4 préparée à l'étape e) sur la face interne d'un premier espaceur 1, g) dépose du cahier obtenu à l'issue de l'étape c) sur l'espaceur revêtu de la composition de colle 4, le côté fermé du cahier étant inséré le long du tube collecteur, h) l'application de la composition de colle préparée à l'étape e) sur la face supérieure du cahier inséré à l'étape g), i) l'application d'un second espaceur 1' sur la superposition obtenue à l'étape h), éventuellement la répétition des étapes f) à i), k) l'enroulement de la superposition obtenue à l'issue des étapes a) à j) comprenant au moins deux espaceurs 1 et 1', au moins une membrane 2 et au moins un tissu de drainage 3 autour du tube collecteur, 1) l'obturation de l'enroulement issu de l'étape k) afin d'obtenir la cartouche de filtration. Selon un mode de réalisation de l'invention, la membrane filtrante 2 est composée des trois couches successives suivantes : - une couche polyamide, de préférence d'une épaisseur inférieure ou égale à 5 iam, plus particulièrement inférieure ou égale à 2 lm, - une couche polysulfone, de préférence d'une épaisseur allant de 30 à 80 i.tm, plus particulièrement de l'ordre de 50 iam, - une couche polyester, de préférence d'une épaisseur allant de 120 à 200 i.tm, plus particulièrement de l'ordre de 150 lm.
La couche polysulfone représente la partie active, semi perméable de la membrane. La membrane filtrante est pliée en deux, la pliure se situant approximativement au milieu de la membrane, deux plis 2a et 2b sont obtenus. De préférence, les surfaces à l'intérieur de la pliure sont les couches de type polyamide. Le tissu de drainage 3 est inséré entre les deux plis 2a et 2b de la membrane filtrante. Les dimensions du tissu de drainage 3 sont donc sensiblement identiques à celles des plis 2a et 2b de membrane obtenus après pliage. 675FR 26 Un cahier comprenant la membrane 2 pliée en deux et le tissu de drainage 3 inséré au milieu est obtenu. Parallèlement, un espaceur 1 est enroulé partiellement autour d'un tube collecteur. Par exemple, l'espaceur 1 est enroulé afin de faire de l'ordre de 1 à 2 tours autour du tube collecteur. Après enroulement partiel autour du tube collecteur, la surface d'espaceur 1 restante est au moins égale à la surface d'un pli de la membrane. La composition de colle selon l'invention est ensuite appliquée sur l'espaceur 1, sur la surface interne de l'enroulement partiel d'espaceur. De préférence, la composition de colle 4 selon l'invention est appliquée sous la forme d'un U sur la périphérie de l'espaceur, le côté ouvert du U correspondant au long du tube collecteur. De préférence, la composition de colle 4 est appliquée sous forme d'un cordon lors de l'étape f). De préférence, grâce à la structure cohésive de la composition de colle selon l'invention, le cordon se maintient et conserve sa forme en l'absence de contrainte mécanique. La composition de colle selon l'invention présente un temps ouvert optimal d'au moins 30 minutes pour le procédé de fabrication de la cartouche filtrante. Le cahier est alors déposé sur l'espaceur 1 revêtu de la composition de colle 4 selon l'invention. Puis, la composition de colle 4 selon l'invention est appliquée sur le cahier. Un second espaceur 1' est appliqué sur le cahier revêtu de la composition de colle 4 selon l'invention.
Ensuite, soit la superposition obtenue est enroulée autour du tube collecteur, soit un second cahier est déposé sur la superposition obtenue. Les figures 3 et 4 illustrent certaines étapes du procédé de fabrication de la cartouche de filtration. Pour la mise en oeuvre du procédé, de préférence, la température va de 15 à 40°C, de préférence de 20 à 30°C, typiquement est de l'ordre de 25°C. De préférence, l'humidité va de 30 à 90% d'humidité relative, de préférence de 50 à 80%, typiquement est de l'ordre de 70% d'humidité relative. Selon un mode de réalisation de l'invention, les étapes e) et f) sont effectuées par un procédé automatisé. 675FR 27 De préférence, toutes les étapes du procédé de fabrication de cartouches de filtration sont automatisées. De préférence, la pression utilisée lors de la fabrication de la cartouche filtrante par un procédé automatisé est comprise entre 5 et 30 bars (entre 5 et 30 x 105 Pa).
L'automatisation des étapes de mélange et d'application de la composition de colle permet d'utiliser des compositions de colle ayant une viscosité beaucoup plus importante. L'automatisation est possible grâce à la composition particulière de la composition de colle selon l'invention. En effet, les compositions de colle selon l'art antérieur ne permettent pas une application automatisée.
De préférence, le procédé automatisé comprend l'utilisation de bras robotisés pour l'application de la colle. De préférence, le robot comprend de 3 à 5 axes et le débit de l'adhésif est asservi à la vitesse du robot comme un axe supplémentaire. De préférence, le procédé automatisé comprend des moyens informatisés de contrôle des paramètres, notamment des paramètres relatifs au mélange des deux compositions A et B (ratio AB par exemple), à la viscosité de la composition de colle, à la quantité de colle appliquée. Le procédé automatisé de fabrication de la cartouche permet une meilleure reproductibilité, une plus grande vitesse de fabrication, de meilleurs rendements de fabrication.
Selon un autre mode de réalisation, toutes les étapes de fabrication des cartouches de filtration selon la présente invention sont mises en oeuvre par un procédé manuel. En effet, en fonction de l'ajustement de sa viscosité, la composition de colle selon l'invention est adaptée à la fois pour une application manuelle et pour une application automatisée. EXEMPLES Différentes compositions de colle bi-composants ont été préparées.
Les composés suivants ont été utilisés : - pour la partie résine A : - huile de ricin : indice d'hydroxyle IOH = 162 mgKOH/g ; fonctionnalité OH F = 2,8 ; masse moléculaire moyenne en nombre M = 970 g/mol ; taux d'insaturations de 95 Wijs ; - Craie Milicarb® OG (disponible auprès de la société OMYA) : CaCO3, diamètre de 2,7 iam ; 675FR 28 - Aerosil® R202 (disponible auprès de la société Evonik) : silice pyrogénée traitée pour être hydrophobe ; - Polyester Realkyd® XTR 10410 (disponible auprès de la société Cray Valley) : IOH = 112 mgKOH/g ; F = 2 ; M = 1000 g/mol ; - Thixatrol® ST (disponible auprès de la société Elementis) : huile de ricin hydrogénée ; IOH = 162 mgKOH/g; F = 2,8 ; - Diéthylène glycol : M = 106,12 g/mol ; - Siliporite® TMSA 1720 (disponible auprès de la société CECA) : zéolithe synthétique, 3 Angstrom, sodium/potassium. - pour la partie durcisseur B : - VORANOL® CP 450 (disponible auprès de la société Dow Chemical) : polypropylène glycol ; F = 3 ; IOH = 380 mgKOH/g ; M = 450 g/mol ; - VORANOL® 1010L (disponible auprès de la société Dow Chemical) : polypropylène glycol ; F = 2 ; IOH = 112 mgKOH/g ; M = 1000 g/mol ; - LUPRANAT® MIPI (disponible auprès de la société Elastogran) : mélange monomérique d'environ 50% en poids de 4,4'- diisocyanate de diphénylméthylène (4,4'-MDI) et 50% en poids de 2,4'-diisocyanate de diphénylméthylène (2,4'-MDI) ; pourcentage massique de fonctions NCO = 33,5 ; M = 250 g/mol ; fonctionnalité NCO F' = 2 ; - Suprasec® 5025 (disponible auprès de la société Huntsman) : mélange d'environ 50% en poids de monomères 4,4'-MDI et 50% en poids de polymères obtenus à partir de 4,4'-MDI ; pourcentage massique de fonctions NCO = 31 ; F' = 2,7 ; - Suprasec® 2004 (disponible auprès de la société Huntsman) : mélange d'environ 70% en poids de monomères 4,4'-MDI et 30% en poids de monomères 2,4'-MDI ; pourcentage massique de fonctions NCO = 32,8 ; M = 250 g/mol ; F' = 2 ; - Isonate® M143 (disponible auprès de la société Dow Chemical) : mélange d'environ 70% de monomères 4,4'-MDI et environ 30% en poids de carbodiimide de MDI ; pourcentage massique de NCO = 29 ; M = 316 g/mol ; F' = 2,2.
Composition 1 selon l'invention La composition 1 est préparée de la façon suivante : 675FR 29 - partie résine A : - Appliquer une température de consigne de 25°C dans un mélangeur de type Niemann, - Charger l'huile de ricin destinée à être incorporée, - Charger dans le réacteur le polyester amorphe Realkyd® XTR 10410, - Charger le polyol saturé Thixatrol® ST, - Agiter le milieu réactionnel pendant 20 minutes à 25 tr/min, - Mettre le mélangeur sous vide maxi (pression inférieure à 0,9 x 105 Pa), - Appliquer une température de consigne de 85°C, - Maintenir sous vide maxi à 80-85°C pendant environ lh, - Refroidir le milieu réactionnel jusqu'à 30°C, vérifier visuellement que le produit ne contient pas de grains, - Casser le vide en injectant de l'azote, - Introduire la charge Milicarb® OG dans le mélangeur, - Introduire le matériau capable d'adsorber de l'eau Siliporite® TMSA 1720, - Agiter à 25 tr/min pendant 20 minutes, - Maintenir sous vide pendant 30 minutes, - Introduire la charge Aerosil® R202 à introduire, - Agiter à 25 tr/min pendant 1 heure, - Casser le vide en injectant de l'azote, - Contrôler la viscosité Brookfield à 23°C (Aiguille 7, vitesse 20 tr/min). La viscosité à 23°C de la partie résine A est de 172 000 mPa. s. - partie durcisseur B : - Mettre le réacteur sous vide maxi (pression inférieure à 0,9 x 105 Pa) et maintenir une température de consigne de 25°C, - Introduire le mélange d'isocyanates Suprasec® 2004 dans le réacteur, - Agiter à 25 tr/min, - Introduire le polyol polyfonctionnel Voranol® CP450, - Chauffer le mélange réactionnel à une température de l'ordre de 60- 65°C, - Maintenir le réacteur sous vide maxi à 60-65°C pendant environ 1h30, 675FR 30 - Casser le vide en injectant de l'azote dans le réacteur, - Contrôler le pourcentage massique de fonctions NCO, si ledit pourcentage n'est pas de l'ordre de 19-20%, prolonger la réaction de 30 minutes, puis recontrôler le pourcentage massique de NCO - Contrôler la viscosité Brookfield à 23°C (Aiguille 6, vitesse 20 tr/min) à 23°C. La viscosité à 23°C de la partie résine B est de l'ordre de 52000 mPa.s. - mélange des deux parties A et B : la partie résine A et la partie durcisseur B sont mélangées par un procédé automatisé ; le ratio massique AB est de 100/55 et le ratio volumique AB est de 100/50 ; le ratio NCO/OH est de l'ordre de 1,08. La viscosité Brookfield du mélange obtenu est de l'ordre de 110000-150000 mPa.s.
Composition 2 selon l'invention La composition 2 est préparée de la façon suivante : - partie résine A : - Appliquer une température de consigne de 25°C dans le réacteur, - Charger l'huile de ricin destinée à être incorporée, - Charger le polyol saturé diéthylène glycol, - Agiter le milieu réactionnel pendant 20 minutes à 25 tr/min, - Mettre le réacteur sous vide maxi (pression inférieure à 0,9 x 105 Pa), - Casser le vide en injectant de l'azote, - Charger le polyester amorphe Realkyd® XTR 10410, - Appliquer une température de consigne de 85°C, - Maintenir sous vide maxi à 80-85°C pendant environ lh, - Refroidir le milieu réactionnel jusqu'à 30°C, vérifier visuellement que le produit ne contienne pas de grains, - Casser le vide en injectant de l'azote, - Introduire la charge Milicarb® OG dans le réacteur, - Introduire le matériau capable d'adsorber de l'eau Siliporite® TMSA 1720, - Agiter à 25 tr/min et maintenir sous vide pendant environ 30 minutes, - Introduire la charge Aerosil® R202 à introduire, - Agiter à 25 tr/min pendant 1 heure, 675FR 31 - Casser le vide en injectant de l'azote, - Contrôler la viscosité Brookfield à 23°C (Aiguille n°7, vitesse 20 tr/min). La viscosité à 23°C de la partie résine A va de 15000 à 30000 mPa.s. - partie durcisseur B : - Mettre le réacteur sous vide maxi (pression inférieure à 0,9 x 105 Pa) et maintenir une température de consigne de 25°C, - Introduire le mélange d'isocyanates Isonate® M143 dans le réacteur, - Agiter à 25 tr/min, - Introduire le polyol polyfonctionnel Voranol® CP450, - Introduire de l'acide phosphorique à 85%, - Chauffer le mélange réactionnel à une température de l'ordre de 60°C, - Maintenir le réacteur sous vide maxi à 60°C pendant environ 1h30, - Casser le vide en injectant de l'azote dans le réacteur, - Contrôler le taux de NCO la viscosité Brookfield à 23°C (Aiguille n°6, vitesse 20 tr/min) à 23°C. La viscosité à 23°C de la partie résine B va de 15000 à 45000 mPa.s. - mélange des deux parties A et B : la partie résine A et la partie durcisseur B sont mélangés manuellement ; le ratio massique AB est de 100/90 et le ratio volumique B/A est de 100/82 ; le ratio NCO/OH est de l'ordre de 1,2. La viscosité Brookfield du mélange obtenu est de l'ordre de 14000-30000 mPa.s. Composition Cl comparative La composition Cl est préparée de la façon suivante : - partie résine A : la partie résine A de la composition Cl est identique à celle de la composition 1. La viscosité à 23°C de la partie résine A va de 160000 à 200000 mPa.s. - partie durcisseur B : La partie durcisseur B de la composition Cl est préparée selon un procédé similaire à celui utilisé pour la partie durcisseur B de la composition 1, sauf qu'un deuxième polyol polyfonctionnel VORANOL® 1010L est introduit 675FR 32 avec le premier polyol polyfonctionnel VORANOLe CP450, et le mélange d'isocyanates SUPRASEC® 2004 est remplacé par le mélange SUPRASEC® 5025. La viscosité à 23°C de la partie résine B est de l'ordre de 25000 mPa.s. - mélange des deux parties A et B : la partie résine A et la partie durcisseur B sont mélangées par un procédé automatisé ; le ratio massique A/B est de 100/55 et le ratio volumique B/A est de 100/50 ; le ratio NCO/OH est de l'ordre de 1,08.
Composition C2 comparative La composition C2 est préparée de la façon suivante : - partie résine A : la partie résine A de la composition C2 est identique à celle de la composition 1.
La viscosité à 23°C de la partie résine A va de 160000 à 200000 mPa.s. - partie durcisseur B : La partie durcisseur B de la composition C2 est préparée selon un procédé similaire à celui utilisé pour la partie durcisseur B de la composition 1, le mélange d'isocyanates SUPRASEC® 2004 étant remplacé par le mélange d'isocyanates LUPRANAT® MIPI. La viscosité à 23°C de la partie résine B est de l'ordre de 58000 mPa.s. - mélange des deux parties A et B : la partie résine A et la partie durcisseur B sont mélangées par un procédé automatisé ; le ratio massique A/B est de 100/55 et le ratio volumique A/B est de 100/50 ; le ratio NCO/OH est de l'ordre de 1,07. Composition C3 comparative La composition C3 est préparée de la façon suivante : - partie résine A : La partie résine A de la composition C3 est préparée selon un protocole similaire à celui de la partie résine A de la composition 1, à l'exception des étapes d'introduction des charges Millicarb® OG et Aerosil® R202 qui ne sont pas reproduites. - partie durcisseur B : 675FR 33 La partie durcisseur B de la composition C3 est préparée selon un protocole similaire à celui de la partie durcisseur B de la composition C2. La viscosité à 23°C de la partie résine B est de l'ordre de 1330 mPa.s. - mélange des deux parties A et B : la partie résine A et la partie durcisseur B sont mélangées par un procédé automatisé ; le ratio massique A/B est de 100/60 et le ratio volumique A/B est de 100/50 ; le ratio NCO/OH est de l'ordre de 1,18.
Composition C4 comparative La composition C4 est préparée de la façon suivante : - partie résine A : La partie résine A de la composition C4 est préparée selon un protocole similaire à celui de la partie résine A de la composition 1, à l'exception des étapes d'introduction des charges Millicarb® OG et Aerosil® 8202 et du matériau adsorbant d'eau Siliporite® TMSA 1720 qui ne sont pas reproduites. - partie durcisseur B : la partie durcisseur B de la composition C4 est identique à la partie durcisseur B de la composition C3. La viscosité à 23°C de la partie résine B est de l'ordre de 1330 mPa.s. - mélange des deux parties A et B : la partie résine A et la partie durcisseur B sont mélangées par un procédé automatisé ; le ratio massique A/B est de 100/61 et le ratio volumique A/B est de 100/50 ; le ratio NCO/OH est de l'ordre de 1,18. Composition C5 comparative La composition C5 est préparée de la façon suivante : - partie résine A : La partie résine A de la composition C5 est préparée selon un protocole similaire à celui de la partie résine A de la composition 2. - partie durcisseur B : la partie durcisseur B de la composition C5 est identique à la partie durcisseur B de la composition 2, à l'exception du grade MDI différent, l'isonate® M143 étant remplacé par le mélange d' isocyanate LUPRANAT® MIPI. 675FR 34 La viscosité à 23°C de la partie résine B est de l'ordre de 16500 mPa.s. - mélange des deux parties A et B : la partie résine A et la partie durcisseur B sont mélangées manuellement ; le ratio massique A/B est de 100/90; le ratio NCO/OH est de l'ordre de 1,2. Le tableau 1 ci-dessous indique les proportions de chacun des composés des différentes compositions préparées. Les proportions sont indiquées respectivement en fonction du poids total de la partie résine A d'une part et en fonction du poids total de la partie durcisseur B d'autre part. Les compositions 1 et 2 sont des compositions selon la présente invention. Les compositions Cl, C2, C3, C4 et C5 sont des compositions comparatives. Mesure de la fonctionnalité NCO La fonctionnalité NCO est mesurée par une méthode comprenant la réaction entre la dicyclohexylamine et l'isocyanate et le titrage de l'excès d'amine avec de l'acide chlorhydrique. Mode opératoire - Dans un erlenmeyer à col rodé de 250 mL avec bouchon, peser l'isocyanate à la balance de précision (0,1 mg près), une prise d'essai variable suivant la teneur en fonctions NCO : % NCO présumé Prise d'essai 0 à 2% 1-2 g 2 à 5% 0,8 g 5 à 10% 0,5 g 10 à 20% 0,3 g - Ajouter 10 mL de DMF (N,N'-diméthylformamide) anhydre, 30 - Ajouter 10 mL de solution de dicyclohexylamine (à 5%vol dans du DMF) à la burette automatique, - Agiter jusque dissolution complète, une étape de chauffage peut être nécessaire pour permettre la dissolution, - Laisser reposer 2 minutes, 35 - Ajouter 40 mL d'alcool isopropylique pour rincer les parois de l'erlenmeyer et du bouchon,25 675FR 35 - Ajouter de 8 à 10 gouttes d'une solution de vert de bromocrésol, ladite solution étant obtenue en dissolvant 0,100 g de vert de bromocrésol dans 1,5 mL de soude 0,1N jusqu'à dissolution complète, et en complétant jusqu'à 100ML d'eau distillée, - Titrer par l'acide chlorhydrique 0,1N (solution HC1 0,1N dans l'alcool isopropylique) à la burette automatique (précision de la goutte 0,01 à 0,02 mL) jusqu'au virage coloré du bleu au jaune. Calcul du pourcentage de fonctions NCO Le pourcentage de fonction NCO s'exprime de la façon suivante : N x (B-A) x 4,2 %NCO- P N correspond au titre de la solution d'acide chlorhydrique, B correspond au volume en mL d'acide chlorhydrique versé pour le test de référence (titration de la solution de dicyclohexylamine par l'acide chlorhydrique sans isocyanate), A correspond au volume en mL d'acide chlorhydrique versé pour le test réel (avec isocyanate), P correspond à la masse en gramme d'isocyanate utilisé lors du test. Mesure de la viscosité Brookfield à 23°C. La viscosité des compositions selon la présente invention et des compositions comparatives est mesurée à l'aide d'un viscosimètre Brookfield RVT à 23°C, selon la norme ISO 2555. 675FR 36 Tableau 1 : Compositions de colle (pourcentage massique par rapport respectivement à la partie résine A et à la partie durcisseur B) 1 2 Cl C2 C3 C4 C5 Partie résine A Huile de ricin 70,60 67,76 70,60 70,60 81,48 84,00 67,76 Milicarb® OG 10,00 10,00 10,00 10,00 10,00 Aerosil® R202 4,00 3,50 4,00 4,00 3,50 Realkyd® XTR 8,40 8,65 8,40 8,40 9,70 10,00 8,65 10410 Thixatrol® ST 4,00 4,00 4,00 5,82 6,00 Diéthylène glycol 7,00 7,00 Siliporite® TMSA 1720 3,00 3,08 3,00 3,00 3,00 3,08 Partie durcisseur B Voranol® CP450 21,50 15,57 3,28 23,08 16,53 16,53 22,38 Voranol® 1010L 24,08 Lupranat® MIPI 76,92 83,47 83,47 77,61 Suprasec® 5025 72,64 Suprasec® 2004 78,50 Isonate® M143 84,42 Acide 0,01 0,01 phosphorique à 85% Composition de colle bicomposante A+B Ratio AB en 100/55 100/90 100/55 100/55 100/60 100/61 100/90 poids Ratio AB en 100/50 100/82 100/50 100/50 100/50 100/50 100/83 volume Ratio molaire 1,08 1,2 1,08 1,07 1,18 1,18 1,2 NCO/OH Les compositions préparées sont ensuite soumises à différents tests de performances. Test de coulure verticale La tendance à la coulure est déterminée visuellement. Le protocole est le suivant : 675FR 37 - Prendre une bi-cartouche vierge (2 compartiments de 200 ml chacun avec un embout, une vis en plastique et 2 pistons avec inserts), remplir un des 2 compartiments avec la résine, l'autre avec le durcisseur - Tapoter la cartouche verticalement de façon à chasser les bulles d'air incorporées lors du remplissage de la cartouche. - Quand l'air a été chassé (lorsqu'il ne remonte plus de bulles), mettre les pistons en place et fermer hermétiquement avec un marteau. Enfoncer l'insert noir des pistons. - Mettre la cartouche dans une enceinte climatique réglée à 23°C pendant 2 heures. - Sortir la bi-cartouche de l'enceinte à 23°C. - Enlever l'embout et la vis plastique. - Placer la bi-cartouche dans un pistolet (pistolet pneumatique pour bi- cartouche). - Appliquer 6 x 105 Pa (6 bars) de pression au pistolet. - Purger la bi-cartouche = équilibrer les 2 cotés ; pousser les pistons de la bi- cartouche jusqu'à ce que les produits sortent de la cartouche équitablement. - Mettre le mélangeur (mélangeur 10/24) au bout de la cartouche, le serrer avec la vis. - Dans un gobelet carton, purger le mélangeur (enlever une vingtaine de grammes). - Sans attendre, sur un carton placé verticalement, appliquer un trait horizontal d'une longueur d'au moins 25 cm de long (être toujours placé à 6 x 105 Pa (6 bars)).
La tendance à la coulure est ensuite déterminée visuellement. Si le cordon ne coule pas et qu'il reste bien rond, on notera alors « pas de coulure » (noté « non » dans le tableau 2). En revanche, si le cordon se déforme et flue, le produit sera dit « coulant » (noté « oui » dans le tableau 2).
La tendance à la coulure est déterminée immédiatement après fabrication des parties A et B, puis après une période de stockage de 2 semaines à 40°C des parties A et B des compositions de colle, afin de déterminer la stabilité au stockage des compositions de colle.35 675FR 38 Les compositions 1 et 2 ne montrent pas de coulure, même après un stockage de 2 semaines à 40°C. En revanche, les compositions comparatives C3, C4 et C5 montrent une coulure après un stockage de 2 semaines à 40°C.
Test de durée de vie en pot des compositions de colle La durée de vie en pot est le temps à partir duquel on ne constate plus de transfert de colle sur une spatule (le transfert pouvant se caractériser par la présence de fils). Elle est évaluée en trempant périodiquement une spatule neuve dans au moins 2 cm du mélange des parties A et B de la composition de colle et ceci à partir de 50% de la durée de vie en pot théorique. Un premier essai permet de situer de façon approximative la durée de vie en pot (correspondant à la durée de vie en pot théorique) puis un second essai où l'on démarre à la moitié de la durée de vie en pot trouvé lors du premier essai permet de déterminer une valeur beaucoup plus précise. Les parties A et B, préalablement stockées à 23°C, sont mélangées pendant environ 30 à 60 secondes, le chronomètre est enclenché dès la fin du mélange. Puis, une spatule (abaisse langue en bois à usage médical) est trempée dans le mélange de façon périodique, c'est-à-dire qu'une spatule neuve est trempée puis retirée du mélange à intervalle de temps régulier ; la durée de vie en pot est le temps affiché sur le chronomètre lorsqu'il n'y a plus de fils entre la spatule et le mélange lorsque la spatule est retirée. Mesure de la dureté Shore A La méthode utilisée pour rendre compte de la réactivité à chaud des colles est la mesure de la dureté Shore A après une cuisson de 2h à 60°C.
La composition de colle est extrudée dans une coupelle (48 mm de diamètre, épaisseur de joint environ 9 mm). Puis, la coupelle de colle est placée 2h dans une étuve ventilée à 60°C puis est stockée à 23°C. La mesure de la dureté Shore A est effectuée après 7 jours à 23°C avec un duromètre type Shore A - Equipement Zwick ASTM D 2240 A ; DIN 53505 ; ISO 868. La dureté correspond à la valeur lue 15 secondes après la pénétration de la pointe du duromètre dans la composition de colle (3 mesures sont systématiquement effectuées). Evaluation du moussage Par nature les polyuréthanes sont sensibles à l'humidité (les isocyanates réagissent avec l'humidité de l'air en produisant un dégagement gazeux de CO2). 675FR 39 Le moussage correspond à la présence d'une multitude de bulles, dont la taille est inférieure au millimètre, réparties régulièrement dans la structure de la composition de colle. Bien que la réaction la plus favorable soit celle entre les isocyanates et les polyols, un risque important de moussage peut se présenter lorsque l'humidité de l'air est très importante. Or, dans le cas de la fabrication de cartouche filtrante, l'humidité de l'air peut être très importante, en effet, la membrane est de préférence manipulée dans des conditions de forte humidité. La présence de moussage dans le joint de colle peut être particulièrement critique et néfaste car elle peut non seulement fragiliser le joint de colle mais aussi nuire à l'étanchéité de la cartouche de filtration (source potentielle de fuite). Le moussage est donc évalué qualitativement en visualisant la présence ou non de bulles après mélange et application de la composition de colle.
Test d'étanchéité L'étanchéité est évaluée en déterminant le pourcentage de sels éliminés par la membrane (taux de rejection). La quantité de sels est déterminée en mesurant la conductivité de l'eau. Le test est effectué avec une solution comprenant 450 ppm massique de chlorure de sodium dans de l'eau ultrapure. Le rejet d'ions NaC1 est alors déterminé en mesurant la conductivité de l'eau après passage à travers la cartouche de filtration. De préférence, la cartouche de filtration présente un rejet d'ions NaC1 inférieur ou égal à 2%. En effet, la cartouche de filtration selon l'invention doit de préférence avoir un résultat au test d'étanchéité supérieur à 98% (voir tableau 2).
Les résultats des différents tests effectués sur les compositions de colle 1, 2, Cl C2, C3, C4 et C5 sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous.
675FR 40 Tableau 2 : Tests de performance des compositions de colle 1 2 C1 C2 C3 C4 C5 Dureté Shore A 72 87 75 62 - 52 72 Durée de vie en pot à 23°C 2h17 1h10 2h 3h30 3h 3h 1h56 Moussage Non Non Non Non Non Oui Oui Test de coulure verticale Non Non Non Non Non Non Oui immédiatement après formation de la composition Test de coulure verticale après 2 Non - Non Non Oui Oui Oui semaines de stockage à 40°C Essai >98% >98% mauvais <95% - d'étanchéité Autres caractéristiques de la composition de colle 1 selon l'invention Les densités respectivement de la partie résine et de la partie durcisseur ont été mesurées à l'aide d'un pycnomètre. La densité de la partie résine A de la composition de colle 1 est de 1,06 g/cm3 et la densité de la partie durcisseur B de la composition de colle 1 est de 1,13 g/cm3. La densité est déterminée en mesurant le poids de liquide occupant le volume du pycnomètre à la température requise. Le mode opératoire est le suivant : - Peser le pycnomètre vide et sec sur une balance de précision au 1/10 de gramme près : soit Tl. - Ouvrir le pycnomètre de volume V et le remplir à ras bord avec le liquide dont on veut mesurer la densité, puis refermer le pycnomètre. - Essuyer le surplus de l'orifice d'écoulement avec un papier absorbant. - Peser à nouveau le pycnomètre : soit T2. La densité est donc égale à (T2 - T1)/V.20 675FR 41 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Composition de colle comprenant : - une composition A comprenant : o au moins un polyol Pi insaturé présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 290 à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 110 mgKOH/g à 600 mgKOH/g et un taux d'insaturation inférieur ou égal à 150 Wijs o de 5 à 20% en poids, par rapport au poids total de la composition A, d'au moins une charge, o au moins un polyester amorphe, o au moins un polyol saturé P2, - une composition B comprenant au moins un prépolymère à terminaisons NCO, obtenu à partir : ^ d'au moins un polyol polyfonctionnel P3, et ^ d'au moins un mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates.
  2. 2. Composition selon la revendication 1, comprenant une composition A dans laquelle : o le polyol P1 est choisi parmi les polyol-polyesters, et/ou o la charge présente une taille de particules allant de 1 à 10 iam, et/ou o le polyester amorphe est choisi parmi les polyesters aliphatiques, cycloaliphatiques et aromatiques obtenus à partir de diacides et de dialcools, et/ou o le polyol P2 est choisi parmi : ^ un polyol saturé présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 500 à 1500 g/mol, un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 300 mgKOH/g, ou ^ un polyol saturé ayant une masse moléculaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 300 g/mol.
  3. 3. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la composition A comprend > de 50 à 90% en poids d'au moins un polyol Pi présentant une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 290 à 1500 g/mol, un indice675FR 43 d'hydroxyle allant de 110 mgKOH/g à 600 mgKOH/g et un taux d'insaturation inférieur ou égal à 150 Wijs - de 5 à 20% en poids d'au moins une charge, - jusqu'à 10% en poids d'au moins un matériau capable d'adsorber de l'eau, - de 2 à 20% en poids d'au moins un polyester amorphe, - de 1 à 15% en poids d'au moins un polyol saturé P2, par rapport au poids total de la composition A.
  4. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une composition B dans laquelle : ^ le polyol polyfonctionnel P3 est choisi parmi les polypropylène glycols, les polyéthylène glycols, et/ou ^ le mélange d'isocyanates comprend : - de 60 à 90% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène, - de 10 à 40% en poids de 2,4'- diisocyanate de diphénylméthylène, par rapport au poids total du mélange d'isocyanates.
  5. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le prépolymère est obtenu à partir : - de 10 à 40% en poids d'au moins un polyol polyfonctionnel P3, - de 60 à 90% en poids d'au moins un mélange d'isocyanates comprenant au moins 60% en poids de 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène.
  6. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le ratio du nombre de motifs NCO dans la composition B sur le nombre de motifs OH dans la composition A va de 1 à 1,5.
  7. 7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition A va de 10000 à 200000 mPa.s, et la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition B va de 10 à 100000 mPa.s.
  8. 8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le polyol saturé P2 présente une masse moléculaire moyenne en nombre allant de 500 à 1500 g/mol et un indice d'hydroxyle allant de 100 mgKOH/g à 300 mgKOH/g.675FR 44
  9. 9. Composition selon la revendication 8, dans laquelle la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition A va de 100000 à 200000 mPa.s, et la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition B va de 10000 à 100000 mPa.s.
  10. 10. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le polyol saturé P2 a une masse moléculaire moyenne en nombre inférieure ou égale à 300 g/mol.
  11. 11. Composition selon la revendication 10, dans laquelle la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition A va de 10000 à 30000 mPa.s, et la viscosité Brookfield mesurée à 23°C de la composition B va de 10000 à 50000 mPa.s.
  12. 12. Kit prêt à l'emploi comprenant la composition de colle selon l'une des revendications 1 à 11, les compositions A et B étant conditionnées dans deux compartiments distincts.
  13. 13. Utilisation de la composition selon l'une des revendications 1 à 11 ou du kit selon la revendication 12 pour la fabrication de cartouches de filtration par osmose inverse.
  14. 14. Procédé de fabrication de cartouches de filtration de type membranaire comprenant : a) la fourniture d'une membrane (2), b) le pliage de la membrane obtenue à l'étape a), c) l'insertion d'un tissu de drainage (3) entre les deux plis (2a) et (2b) de la membrane de l'étape b) formant ainsi un cahier, d) la fourniture d'un tube collecteur sur lequel est partiellement enroulé au moins un premier espaceur (1), e) le mélange des compositions A et B de la composition de colle (4) selon l'une des revendications 1 à 11, f) l'application de la composition de colle (4) préparée à l'étape e) sur la face interne d'un premier espaceur (1), g) dépose du cahier obtenu à l'issue de l'étape c) sur l'espaceur revêtu de la composition de colle (4), le côté fermé du cahier étant inséré le long du tube collecteur, h) l'application de la composition de colle (4) préparée à l'étape e) sur la face supérieure du cahier inséré à l'étape g),675FR 45 i) l'application d'un second espaceur (1') sur la superposition obtenue à l'étape h), j) éventuellement la répétition des étapes f) à i), k) l'enroulement de la superposition obtenue à l'issue des étapes a) à j) comprenant au moins deux espaceurs (1) et (1'), au moins une membrane (2) et au moins un tissu de drainage (3) autour du tube collecteur, 1) l'obturation de l'enroulement issu de l'étape k) afin d'obtenir la cartouche de filtration.
  15. 15. Procédé de fabrication selon la revendication 14, dans lequel les étapes e) et f) sont automatisées.
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