WO2022112682A1 - Piece revetue a activite virucide et anti-bacterienne - Google Patents

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    • A61L2300/408—Virucides, spermicides

Definitions

  • the present invention relates to a coated part comprising a composite coating including small-size virucidal particles encapsulated in a matrix of anti-bacterial material, as well as a method for manufacturing such a part.
  • biofilms can form on any type of abiotic surface, such as glass, plastic, rubber and stainless steel.
  • abiotic surface such as glass, plastic, rubber and stainless steel.
  • the unwanted development of biofilms causes many economic and health problems.
  • the contamination of surfaces by bacteria represents a major problem in the hospital environment (about 60% of nosocomial infections, in so-called developed countries, are due to biofilms), but also in various industries (water treatment, food, pharmaceuticals) .
  • Viruses are the most common cause of infectious diseases in the indoor environment, in hospitals, schools and homes, having a considerable impact on human health. It is believed that the transmission of enteric and respiratory viruses occurs preferentially by direct contact between people, then by indirect transmission through contaminated surfaces. The risk of infection resulting from transmission through a contaminated surface depends on various factors such as as the level of release of infectious particles, their stability on the surface and their resistance to decontamination procedures, and the low dose required to infect. Among enteric viruses, human noroviruses (NoVs) and rotaviruses are the most known to cause outbreaks of gastroenteritis in hospitals, nursing homes and cruise ships. They are the cause of a significant number of hospitalizations.
  • Noroviruses can be found on a variety of surfaces (floors, tables, door knobs and handles, grab bars, carpets, curtains) in healthcare facilities, food processing plants, schools and communities. Additionally, noroviruses, and many other enteric viruses, remain infectious for up to several weeks, which is considered an important factor in environmental transmission.
  • Bacteria like viruses, can persist from a few hours to a few days on a surface, retaining their pathogenic power there.
  • the present invention relates to a part compatible with contact with the human body, comprising a substrate and a coating covering a surface of the substrate, said coating comprising virucidal particles having an average size D50 less than or equal to 1 ⁇ m in an anti- bacterial.
  • the invention proposes a part which has a coating making it possible to limit, or even eliminate, the transmission of viruses and bacteria by contact with its surface.
  • the use of a virucidal material in the form of particles allows the incorporation of this material within the anti-bacterial matrix in order to combine anti-bacterial and virucidal effects.
  • the inventors have observed that the use of the particulate virucidal material must be accompanied by the fact of limiting the size of these particles to an average size D50 less than or equal to 1 ⁇ m, so that the coating exhibits satisfactory activity.
  • the virucidal particles have an average size D50 of less than or equal to 500 nm.
  • Such a characteristic advantageously participates in further improving the virucidal properties of the coating.
  • the volume content of virucidal particles in the coating is between 5% and 50%.
  • Such a characteristic advantageously participates in further improving the virucidal properties of the coating.
  • the virucidal particles are chosen from zinc oxide particles, zirconium oxide particles, and mixtures of such particles.
  • These materials are examples of materials having virucidal activity against human coronaviruses and the H INI influenza virus in particular.
  • the invention is not limited to a particular choice of material for the virucidal particles and other examples of materials for forming the virucidal particles are possible and will be mentioned below.
  • the matrix is hydrophobic.
  • the hydrophobic matrix gives the coating a hydrophobic character for which a drop of water deposited in contact with the coating forms a contact angle greater than or equal to 90°, for example greater than or equal to 110°.
  • the contact angle can be measured by methods known per se, for example by goniometry. Such a feature advantageously participates in facilitating cleaning of the coating by the usual means (washing, wiping).
  • the coating defines an external surface having an arithmetic roughness Ra less than or equal to 2 ⁇ m.
  • the arithmetic roughness Ra can be measured using a roughness meter, an atomic force microscope, or a profilometer, in accordance with the ISO 25178 standard.
  • Such a characteristic advantageously contributes to facilitating cleaning of the coating, and to avoiding any risk of formation of a biofilm on this surface.
  • the matrix is made of diamond-like carbon (“Diamond-like carbon”; “DLC”) or based on graphene or carbon nanotubes.
  • DLC diamond-like carbon
  • These materials are examples of materials having high anti-bacterial activity as well as low cytotoxicity towards mammalian cells.
  • the invention is not limited to a particular choice of material for the matrix and other examples will be described below.
  • the part is an element of a vehicle interior space intended to accommodate passengers.
  • the invention is of particular interest in the case of parts intended to be in contact with passengers, in order to limit, or even avoid, a risk of transmission via a contaminated surface in transport.
  • Other applications are possible, for example for parts intended for use in the hospital environment.
  • the invention also relates to a process for manufacturing a part as described above, comprising at least the formation of the coating on the substrate by depositing virucidal particles and the antibacterial matrix on the substrate.
  • the method comprises:
  • the in-situ formation of the virucidal particles in the first chamber and the communication of the first and second chambers makes it possible to avoid handling virucidal particles in the free state by an operator and therefore the exposure of the latter to fine particles, which improves the safety of the process.
  • Figure 1 shows, schematically and partially, a section of an example of part according to the invention.
  • Figure 2 shows, schematically and partially, an example of installation allowing the implementation of a method according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates an example of part 1 coated according to the invention which comprises a substrate 3 and a coating 5 which covers a surface SI of the substrate 3.
  • the coating 5 can be deposited in contact with the surface SI.
  • the coating 5 defines an outer surface S2 of the coated part 1 which is intended to be brought into contact with the human body.
  • the arithmetic roughness Ra of the external surface S2 can be limited, less than or equal to 2 ⁇ m in order to facilitate cleaning of the coating 5.
  • Substrate 3 can be made of any material compatible with contact with the human body.
  • the substrate 3 can be made of metallic material, for example steel or aluminum or aluminum alloy, organic material, for example polymeric, elastomeric or non-elastomeric, glass or even be a textile , like a fabric.
  • the coating 5 is a composite coating which comprises, on the one hand, virucidal particles 7 and, on the other hand, an anti-bacterial matrix 9 in which the virucidal particles are present.
  • Matrix 9 is in the solid state.
  • the matrix 9 can form a continuous phase surrounding the virucidal particles 7.
  • the virucidal particles 7 are encapsulated in the matrix 9.
  • the volume content of matrix 9 in the coating 3 can be between 1% and 99%, for example between 50% and 95%.
  • the content by volume of virucidal particles 7 in the coating 3 can be between 1% and 99%, for example between 5% and 50%.
  • the volume content of matrix 9 may be greater than the volume content of virucidal particles 7.
  • Coating 5 can consist essentially of virucidal particles 7 and matrix 9. Coating 5 can be single-layer.
  • the coating 5 is compatible with contact with the human body due to the harmlessness of the materials chosen for the virucidal particles 7 and the matrix 9.
  • the virucidal particles 7 can be present at least in a zone of the coating 5 which is adjacent to the external surface S2. In the example illustrated, the virucidal particles 7 are present over substantially the entire thickness e of the coating 5, that is to say from the outer surface S2 to the surface SI. Thus, the activity of the coating 5 is guaranteed despite the erosion or abrasion phenomena which occur as the coating 5 is used.
  • the thickness e of the coating 5 may be greater than or equal to 100 nm, for example between 100 nm and 1 mm.
  • the virucidal particles 7 can be dispersed homogeneously in the coating 5. In other words, the local concentration of virucidal particles 7 can be substantially constant in the coating 5.
  • the virucidal particles 7 have an average size D50 less than or equal to 1 ⁇ m, for example less than or equal to 500 nm, or even less than or equal to 100 nm.
  • the average size D50 designates the dimension given by the statistical particle size distribution to half of the population.
  • the virucidal particles 7 can have an average size D50 comprised between 1 nm and 1 ⁇ m, for example comprised between 1 nm and 500 nm, for example comprised between 1 nm and 100 nm.
  • the mean size D50 of the virucidal particles can preferably be between 1 nm and 10 nm, more preferably between 5 nm and 6 nm.
  • the virucidal material compatible with contact with the human body which forms the particles 7 corresponds to a material known per se in the scientific literature. It is advantageous to use particles 7 having virucidal activity against at least one of the following viruses: human coronaviruses, in particular the SARS-CoV-2 virus, human noroviruses (NoVs), human rotaviruses , the H INI influenza virus, the Vaccinia poxvirus or the Herpes virus (herpes simplex virus).
  • the invention is not limited to the use of a particular material for the virucidal particles 7.
  • the virucidal particles 7 can be chosen from: ceramic particles, for example made of oxide, carbide, nitride, oxynitride, metal particles, for example copper or copper alloy, or silver or silver alloy, or polymeric particles, for example fluorinated polymer, for example polyvinyl fluoride, and mixtures of such particles.
  • the virucidal particles 7 can be chosen from metal oxide particles, for example transition metal oxide.
  • the anti-bacterial material which forms the matrix 9 is compatible with contact with the human body and corresponds to a material known per se in the scientific literature.
  • a matrix 9 having antibacterial activity against at least one of the following bacteria E-coli, Salmonella, Listeria, Staphylococcus aureus.
  • the invention is not limited to the use of a particular material for the matrix 9.
  • the matrix 9 can be chosen from: organic materials, ceramic materials, for example oxides, carbides, nitrides, oxynitrides, or metallic materials. It is possible, for example, to use a titanium dioxide matrix, or a silver or copper matrix.
  • the anti-bacterial matrix can be made of carbonaceous material, for example diamond-type carbon or based on graphene or carbon nanotubes, as mentioned above.
  • graphene can be used oxidized (“graphene oxide”), possibly reduced (“reduced graphene oxide”).
  • graphene oxide oxidized
  • reduced graphene oxide possibly reduced
  • the matrix 9 it is advantageous for the matrix 9 to be hydrophobic, this is the case for example of a matrix 9 made of carbon of the diamond type.
  • the matrix 9 can be hydrophilic, this is the case for example of a matrix 9 of oxidized graphene.
  • Part 1 can be intended for various applications.
  • the part 1 can thus be integrated into a vehicle and, for example, be an element of the cabin of an aircraft or of the passenger compartment of a car, or even an element intended to be present in a train, a bus, a train metro or tram.
  • the room 1 can be intended for the hospital environment, or, more generally, be present in any place open to the public such as waiting rooms, shopping centers or places of education or even in places private.
  • part 1 can be a textile for a seat, an armrest, a bar or a grab handle or a door handle.
  • FIG. 2 illustrates an example of an installation 10 which can be implemented to manufacture the coated part 1.
  • the installation 10 comprises a first enclosure 12 defining a first closed space which is in communication with a second enclosure 14 which defines a second closed space.
  • the volume of the second closed space may, as illustrated, be greater than the first closed space, but this does not depart from the scope of the invention when this is not the case.
  • the first enclosure 12 can be superimposed on the second enclosure 14.
  • the first enclosure 12 can be located above the second enclosure 14.
  • the virucidal particles 7 are formed in situ in the first enclosure 12 and directly transferred into the second enclosure 14 where the coating 5 is deposited on substrate 3 without an operator having to handle these particles in the free state, thus improving the safety of the process.
  • the pressure in the first chamber 12 may be less than or equal to 500 mbar, for example between 0.01 mbar and 500 mbar.
  • the temperature in the first enclosure 12 can be greater than or equal to ambient temperature (20°C), for example between 20°C and 500°C.
  • the virucidal particles 7 can be formed by a sputtering technique, for example plasma sputtering, in which the particles 7 are generated from a metallic target.
  • the sputtering of the target can be carried out in continuous or pulsed mode.
  • the power applied to the target can be between 1 W and 5 kW, depending on the size of the target.
  • the size of the particles is controlled by calibrating the applied pulses.
  • the size is controlled thanks to the balance between the electric force and gravity (the particles are naturally negatively charged in the plasma, this charge makes it possible to maintain them in suspension in the plasma as long as the force of gravity, linked at their size, does not become more important than this electrical force, which is in the opposite direction).
  • the power applied to the plasma is chosen so that this balance is broken when the desired particle size is reached.
  • pulses of gas can be applied regularly in order to expel them from this first discharge towards the second enclosure.
  • the size of the particles is generally proportional to the time they spend in the landfill. We determine this size using intermediate manipulations, which allow us to know when to apply the gas pulse to expel them at the desired size.
  • the first enclosure 12 may comprise a gas phase comprising an inert gas, such as argon.
  • This gaseous phase may also optionally comprise at least one oxidizing gas, for example dioxygen or hexamethyldisiloxane (HMDSO).
  • the volume content of oxidizing gas in the gas phase may be greater than or equal to 1%, for example between 1% and 25%.
  • the use of an oxidizing gas is useful for carrying out an oxidation of the metal particles torn from the target, in order to form virucidal particles 7 of metal oxide ceramic material, such as zinc oxide or zirconium oxide.
  • the virucidal particles 7 by chemical vapor deposition (“CVD”; “Chemical Vapor Deposition”), possibly assisted by plasma (“PECVD”, “Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition”), from of a precursor which may, for example, be a metallo-organic compound.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition
  • a wide variety of materials can be achieved for the virucidal particles 7 by implementing techniques known per se.
  • the particles 7 produced in situ in the first enclosure 12 are directly transferred into the second enclosure 14 while remaining in a closed space during this transfer.
  • the substrate 3 to be coated is positioned in the second enclosure 14 on a support (not shown).
  • the substrate 3 is positioned below a channel 16 placing the first enclosure 12 and the second enclosure 14 in communication.
  • the pressure of the second enclosure 14 can be maintained at a value lower than the pressure of the first enclosure 12, thus allowing a passive transfer of the virucidal particles 7 formed in the first enclosure 12 to the second enclosure 14.
  • the temperature in the second enclosure 14 can be higher than or equal to the ambient temperature (20° C.), for example between 20° C. and 500 °C.
  • the virucidal particles 7 are then deposited on the substrate 3 in the second enclosure with formation of the matrix 9 in this second enclosure 14 at the same time as the deposition of the particles 7.
  • the matrix 9 can be formed by a technique known per se such as a vapor phase deposition, for example a chemical vapor deposition, possibly assisted by plasma.
  • the second enclosure 14 may comprise a gas phase comprising a mixture of argon and at least one carbonaceous precursor such as methane to form a carbonaceous matrix 9.
  • the arrows 18 represent the injection of the precursor 18 of matrix 9 into the second chamber 14.
  • the plasma can be excited using an electrode supplied with radiofrequency with a power of between 1 W and 5 kW, depending on the size of the second enclosure 14 and of the electrode.
  • a person skilled in the art will adjust the deposition time according to the thickness desired for the coating. It will be recognized that the method of forming the coating is chosen according to the materials to be deposited. Other techniques are possible to form the coating, for example by mixing the virucidal particles (not necessarily obtained in situ) with a matrix material or matrix precursor in the fluid state and by coating the surface of the part with this mixture. fluid to obtain the coating, which can be obtained after cooling the applied mixture or after heating the latter in order to transform the matrix precursor into matrix material.
  • a coating 5 comprising particles 7 of zinc oxide (ZnO) with an average size D50 of 20 nm in a matrix 9 of diamond-like carbon (DLC) was prepared as follows. Coating 5 was deposited on an S1O2 substrate 3 (100 crystal orientation).
  • ZnO zinc oxide
  • DLC diamond-like carbon
  • the ZnO particles were manufactured in the first enclosure 12 which was maintained at a pressure of 3*10 2 mbar and at a temperature of 300° C. by a method of sputtering a zinc target.
  • the gaseous phase in the first enclosure 12 was a mixture of argon, at a rate of 80% by volume, and dioxygen at 20% by volume.
  • the presence of oxygen made it possible to obtain a homogeneous and controlled oxidation of the ZnO zinc oxide particles (purity 99.99%), in order to obtain zinc oxide particles 7 with an average size D50 of 20 nm .
  • the pressure in the second enclosure 14 was slightly lower than the pressure in the first enclosure 12, maintained at a value of 2*10 2 mbar.
  • the pressure differential between the first chamber 12 and the second chamber 14 allowed the continuous transfer of the ZnO particles synthesized in the first chamber 12 to the second chamber 14.
  • the DLC matrix 9 was deposited at the same time as the particles. of ZnO were transferred by a plasma-assisted vapor phase deposition process, from a gaseous mixture comprising argon at a rate of 20% by volume, and CH 4 as a carbonaceous precursor at a rate of 80% in volume.
  • the process was carried out for a period of 1 minute in order to obtain a coating 5 with a thickness of 2 ⁇ m comprising the virucidal particles 7 of ZnO at a rate of 20% by volume, in the matrix 9 of DLC at a rate of 80% by volume. volume.

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Abstract

La présente invention concerne une pièce (1) ayant un revêtement (5) compatible d'un contact avec le corps humain et présentant une activité virucide et anti- bactérienne, afin d'éviter le risque de transmission de maladies par contact avec une surface contaminée.

Description

Description
Titre de l'invention : PIECE REVETUE A ACTIVITE VIRUCIDE ET ANTIBACTERIENNE
Domaine Technique
La présente invention concerne une pièce revêtue comprenant un revêtement composite incluant des particules virucides de faible taille encapsulées dans une matrice en matériau anti-bactérien, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle pièce.
Technique antérieure
Dans les écosystèmes naturels ou artificiels, si les conditions environnementales sont appropriées, les biofilms peuvent se former sur tout type de surfaces abiotiques, comme le verre, le plastique, le caoutchouc et l’acier inoxydable. Le développement non désiré de biofilms engendre de nombreux problèmes économiques et sanitaires. La contamination des surfaces par les bactéries représente un problème majeur dans le milieu hospitalier (environ 60 % des infections nosocomiales, dans les pays dits développés, sont dues à des biofilms), mais aussi dans différentes industries (traitement des eaux, agroalimentaire, pharmaceutiques).
En 2018, on dénombrait 129 espèces de virus impliqués dans des maladies humaines. Le rhume, la grippe, la varicelle, la rougeole, la mononucléose infectieuse sont des exemples de pathologies humaines relativement courantes d’origine virale. On connaît d’autres exemples plus nocifs comme le SIDA, certains coronavirus (SRAS, Covid-19), la grippe aviaire, la variole, ou la maladie à virus Ebola, fièvre hémorragique causées par le virus Ebola.
Les virus sont la cause la plus commune de maladies infectieuses en environnement intérieur, dans les hôpitaux, les écoles et les foyers, ayant un impact considérable sur la santé humaine. On estime que la transmission des virus entériques et respiratoires se fait préférentiellement par contact direct entre personnes, puis par transmission indirecte par des surfaces contaminées. Le risque d'infection résultant d'une transmission par une surface contaminée dépend de différents facteurs tels que le niveau de libération des particules infectieuses, leur stabilité sur la surface et leur résistance aux procédures de décontamination, et la faiblesse de la dose nécessaire pour infecter. Parmi les virus entériques, les norovirus (NoVs) et rotavirus humains sont les plus connus pour provoquer des épidémies de gastroentérites dans les hôpitaux, les maisons de retraite et les bateaux de croisières. Ils sont la cause d'un nombre important d'hospitalisations.
Les norovirus peuvent être trouvés sur différentes surfaces (sols, tables, boutons et poignées de porte, barres d'appuis, tapis, rideaux) dans les établissements de soins, les usines agroalimentaires, les écoles et les collectivités. De plus, les norovirus, et de nombreux autres virus entériques, restent infectieux jusqu'à plusieurs semaines, ce qui est considéré comme un facteur important dans la transmission environnementale.
Les bactéries, comme les virus, peuvent persister de quelques heures à quelques jours sur une surface, en y conservant leur pouvoir pathogène.
Face à la pandémie mondiale de Covid-19, provoquée par le virus SARS-CoV-2, il est recherché des solutions qui limitent la transmission virale (et/ou bactérienne) par les surfaces, notamment pour les applications transports.
Il est donc souhaitable de protéger des surfaces diverses (métalliques, plastiques, tissus...), utilisées dans les transports ou d'autres domaines comme le milieu hospitalier, de la contamination bactérienne et virale.
Exposé de l'invention
La présente invention concerne une pièce compatible d'un contact avec le corps humain, comprenant un substrat et un revêtement recouvrant une surface du substrat, ledit revêtement comprenant des particules virucides ayant une taille moyenne D50 inférieure ou égale à 1 pm dans une matrice anti-bactérienne. L'invention propose une pièce qui présente un revêtement permettant de limiter, voire de supprimer, la transmission de virus et de bactéries par contact avec sa surface. En particulier, l'emploi d'un matériau virucide sous la forme de particules permet l'incorporation de ce matériau au sein de la matrice anti-bactérienne afin de combiner les effets anti-bactériens et virucides. En outre, les inventeurs ont observé que l'emploi du matériau virucide particulaire doit s'accompagner par le fait de limiter la taille de ces particules à une taille moyenne D50 inférieure ou égale à 1 pm, afin que le revêtement présente une activité satisfaisante.
Dans un exemple de réalisation, les particules virucides ont une taille moyenne D50 inférieure ou égale à 500 nm.
Une telle caractéristique participe avantageusement à améliorer davantage encore les propriétés virucides du revêtement.
Dans un exemple de réalisation, la teneur volumique en particules virucides dans le revêtement est comprise entre 5% et 50%.
Une telle caractéristique participe avantageusement à améliorer davantage encore les propriétés virucides du revêtement.
Dans un exemple de réalisation, les particules virucides sont choisies parmi les particules en oxyde de zinc, les particules en oxyde de zirconium, et les mélanges de telles particules.
Ces matériaux sont des exemples de matériaux ayant une activité virucide contre les coronavirus humains et le H INI influenza virus notamment.
Néanmoins, l'invention n'est pas limitée à un choix de matériau particulier pour les particules virucides et d'autres exemples de matériaux pour former les particules virucides sont possibles et seront évoqués dans la suite.
Dans un exemple de réalisation, la matrice est hydrophobe.
La matrice hydrophobe confère au revêtement un caractère hydrophobe pour lequel une goutte d'eau déposée au contact du revêtement forme un angle de contact supérieur ou égal à 90°, par exemple supérieur ou égal à 110°. L'angle de contact peut être mesuré par des méthodes connues en soi, par exemple par goniométrie. Une telle caractéristique participe avantageusement à faciliter le nettoyage du revêtement par les moyens usuels (lavage, essuyage).
Dans un exemple de réalisation, le revêtement définit une surface externe ayant une rugosité arithmétique Ra inférieure ou égale à 2 pm. La rugosité arithmétique Ra peut être mesurée à l'aide d'un rugosimètre, d'un microscope à force atomique, ou d'un profilomètre, conformément à la norme ISO 25178.
Une telle caractéristique participe avantageusement à faciliter le nettoyage du revêtement, et à éviter tout risque de formation d'un biofilm sur cette surface.
Dans un exemple de réalisation, la matrice est en carbone de type diamant (« Diamond-like carbon » ; « DLC ») ou à base de graphène ou de nanotubes de carbone.
Ces matériaux sont des exemples de matériaux ayant une activité anti-bactérienne élevée ainsi qu'une faible cytotoxicité envers les cellules de mammifères.
Néanmoins et comme pour les particules virucides, l'invention n'est pas limitée à un choix de matériau particulier pour la matrice et d'autres exemples seront décrits dans la suite.
Dans un exemple de réalisation, la pièce est un élément d'un espace intérieur de véhicule destiné à l'accueil de passagers.
L'invention trouve un intérêt particulier pour le cas de pièces destinées à être en contact avec des passagers, afin de limiter, voire d'éviter, un risque de transmission par le biais d'une surface contaminée dans les transports. D'autres applications sont possibles, par exemple pour des pièces destinées à être utilisées dans le milieu hospitalier.
L'invention vise également un procédé de fabrication d'une pièce telle que décrite plus haut, comprenant au moins la formation du revêtement sur le substrat par dépôt des particules virucides et de la matrice anti-bactérienne sur le substrat.
Dans un exemple de réalisation, le procédé comprend :
- la formation des particules virucides dans une première enceinte, et
- le transfert des particules virucides ainsi formées dans une deuxième enceinte dans laquelle le substrat est présent, en communication avec la première enceinte, et
- le dépôt des particules virucides ainsi transférées et de la matrice anti-bactérienne sur le substrat dans la deuxième enceinte.
La formation in-situ des particules virucides dans la première enceinte et la communication des première et deuxième enceintes permet d'éviter la manipulation des particules virucides à l'état libre par un opérateur et donc l'exposition de ce dernier à des particules fines, ce qui améliore la sécurité du procédé.
Brève description des dessins
[Fig. 1] La figure 1 représente, de manière schématique et partielle, une section d'un exemple de pièce selon l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 représente, de manière schématique et partielle, un exemple d'installation permettant la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention.
Description des modes de réalisation
La figure 1 illustre un exemple de pièce 1 revêtue selon l'invention qui comprend un substrat 3 et un revêtement 5 qui recouvre une surface SI du substrat 3. Le revêtement 5 peut être déposé au contact de la surface SI. Le revêtement 5 définit une surface externe S2 de la pièce revêtue 1 qui est destinée à être mise en contact avec le corps humain. Comme indiqué plus haut, la rugosité arithmétique Ra de la surface externe S2 peut être limitée, inférieure ou égale à 2 pm afin de faciliter le nettoyage du revêtement 5.
Le substrat 3 peut être en un matériau quelconque, compatible d'un contact avec le corps humain. A titre d'exemple, le substrat 3 peut être en matériau métallique, par exemple en acier ou en aluminium ou en alliage d'aluminium, en matériau organique, par exemple polymérique, élastomérique ou non-élastomérique, en verre ou encore être un textile, comme un tissu.
Le revêtement 5 est un revêtement composite qui comprend, d'une part, des particules virucides 7 et, d'autre part, une matrice anti-bactérienne 9 dans laquelle les particules virucides sont présentes. La matrice 9 est à l'état solide. La matrice 9 peut former une phase continue entourant les particules virucides 7. Les particules virucides 7 sont encapsulées dans la matrice 9. La teneur volumique en matrice 9 dans le revêtement 3 peut être comprise entre 1% et 99%, par exemple entre 50% et 95%. La teneur volumique en particules virucides 7 dans le revêtement 3 peut être comprise entre 1% et 99%, par exemple entre 5% et 50%. Dans le revêtement 5, la teneur volumique en matrice 9 peut être supérieure à la teneur volumique en particules virucides 7. Le revêtement 5 peut être constitué essentiellement par les particules virucides 7 et la matrice 9. Le revêtement 5 peut être mono-couche. Le revêtement 5 est compatible d'un contact avec le corps humain du fait de l'innocuité des matériaux choisis pour les particules virucides 7 et la matrice 9.
Les particules virucides 7 peuvent être présentes au moins dans une zone du revêtement 5 qui est adjacente à la surface externe S2. Dans l'exemple illustré, les particules virucides 7 sont présentes sur sensiblement toute l'épaisseur e du revêtement 5, c'est-à-dire depuis la surface externe S2 jusqu'à la surface SI. Ainsi, l'activité du revêtement 5 est garantie en dépit des phénomènes d'érosion ou d'abrasion qui se produisent au fur et à mesure de l'utilisation du revêtement 5. A titre d'exemple, l'épaisseur e du revêtement 5 peut être supérieure ou égale à 100 nm, par exemple comprise entre 100 nm et 1 mm. Les particules virucides 7 peuvent être dispersées de manière homogène dans le revêtement 5. En d'autres termes, la concentration locale en particules virucides 7 peut être sensiblement constante dans le revêtement 5. Cette dispersion homogène permet au revêtement de conserver une activité optimale en maintenant la quantité de particules virucides 7 sur la surface externe S2 au fur et à mesure de la disparition du revêtement suite à son utilisation. Comme indiqué plus haut, les particules virucides 7 ont une taille moyenne D50 inférieure ou égale à 1 pm, par exemple inférieure ou égale à 500 nm, voire inférieure ou égale à 100 nm. De manière connue en soi, la taille moyenne D50 désigne la dimension donnée par la distribution granulométrique statistique à la moitié de la population. Les particules virucides 7 peuvent avoir une taille moyenne D50 comprise entre 1 nm et 1 pm, par exemple comprise entre 1 nm et 500 nm, par exemple comprise entre 1 nm et 100 nm. La taille moyenne D50 des particules virucides peut être préférentiellement comprise entre 1 nm et 10 nm, plus préférentiellement entre 5 nm et 6 nm.
On vient de décrire des caractéristiques générales relatives au revêtement 5, aux particules virucides 7 et à la matrice 9. La suite s'attache à davantage détailler les matériaux spécifiques qui peuvent être mis en œuvre pour former le revêtement 5 Le matériau virucide compatible d'un contact avec le corps humain qui forme les particules 7 correspond à un matériau connu en soi dans la littérature scientifique. On peut avantageusement utiliser des particules 7 ayant une activité virucide vis-à- vis de l'un au moins des virus suivants : les coronavirus humains, en particulier le virus SARS-CoV-2, les norovirus (NoVs) humains, les rotavirus humains, le virus H INI influenza virus, le Vaccinia poxvirus ou le virus de l'Herpès (herpes simplex virus).
Comme indiqué plus haut, l'invention n'est pas limitée à l'emploi d'un matériau particulier pour les particules virucides 7. Ainsi, les particules virucides 7 peuvent être choisies parmi : les particules céramiques, par exemple en oxyde, carbure, nitrure, oxynitrure, les particules métalliques, par exemple en cuivre ou en alliage de cuivre, ou en argent ou en alliage d'argent, ou les particules polymériques, par exemple en polymère fluoré, par exemple en polyfluorure de vinyle, et les mélanges de telles particules. A titre d'exemple, les particules virucides 7 peuvent être choisies parmi les particules en oxyde métallique, par exemple en oxyde de métal de transition. A ce titre, on peut citer l'emploi de particules virucides 7 en oxyde de zinc et/ou oxyde de zirconium et/ou en oxyde de cuivre. On peut en variante ou en combinaison utiliser des particules en céramique nitrure, par exemple en TiAIN.
De même que pour les particules virucides 7, le matériau anti-bactérien qui forme la matrice 9 est compatible d'un contact avec le corps humain et correspond à un matériau connu en soi dans la littérature scientifique. D'une manière générale, on peut avantageusement utiliser une matrice 9 ayant une activité anti-bactérienne vis- à-vis de l'une au moins des bactéries suivantes : E-coli, Salmonelle, Listéria, Staphylococcus aureus. Comme indiqué plus haut, l'invention n'est pas limitée à l'emploi d'un matériau particulier pour la matrice 9. Ainsi, la matrice 9 peut être choisie parmi : les matériaux organiques, les matériaux céramiques, par exemple les oxydes, carbures, nitrures, oxynitrures, ou les matériaux métalliques. On peut par exemple utiliser une matrice en dioxyde de titane, ou une matrice d'argent ou de cuivre. A titre d'exemple, la matrice anti-bactérienne peut être en matériau carboné, par exemple en carbone de type diamant ou à base de graphène ou de nanotubes de carbone, comme évoqué plus haut. On peut par exemple utiliser du graphène oxydé (« graphene oxide »), éventuellement réduit (« reduced graphene oxide »). Comme indiqué plus haut, il est avantageux que la matrice 9 soit hydrophobe, c'est le cas par exemple d'une matrice 9 en carbone de type diamant. Selon une variante, la matrice 9 peut être hydrophile, c'est le cas par exemple d'une matrice 9 en graphène oxydé.
La pièce 1 peut être destinée à des applications diverses. La pièce 1 peut ainsi être intégrée dans un véhicule et, par exemple, être un élément de cabine d'un aéronef ou d'habitacle d'une voiture, ou encore un élément destiné à être présent dans un train, un bus, une rame de métro ou un tramway. Selon d'autres exemples, la pièce 1 peut être destinée au milieu hospitalier, ou, plus généralement, être présente dans tout lieu accueillant du public comme des salles d'attente, des centres commerciaux ou des lieux d'enseignements ou encore dans des lieux privés. A titre d'exemples non limitatifs, la pièce 1 peut être un textile pour un siège, un accoudoir, une barre ou une poignée de maintien ou une poignée de porte.
Différentes caractéristiques relatives à la structure de la pièce revêtue 1 viennent d'être décrites en lien avec la figure 1. La figure 2 qui va à présent être décrite s'attache à fournir des détails sur les techniques de formation du revêtement 5 envisageables dans le cadre de la présente invention.
La figure 2 illustre un exemple d'installation 10 qui peut être mise en œuvre pour fabriquer la pièce revêtue 1. L'installation 10 comprend une première enceinte 12 définissant un premier espace fermé qui est en communication avec une deuxième enceinte 14 qui définit un deuxième espace fermé. Le volume du deuxième espace fermé peut comme illustré être supérieur au premier espace fermé, mais on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque ce n'est pas le cas. La première enceinte 12 peut être superposée à la deuxième enceinte 14. La première enceinte 12 peut être située au-dessus de la deuxième enceinte 14.
Selon la technique illustrée, les particules virucides 7 sont formées in-situ dans la première enceinte 12 et directement transférées dans la deuxième enceinte 14 où le revêtement 5 est déposé sur le substrat 3 sans qu'un opérateur n'ait à manipuler ces particules à l'état libre, améliorant ainsi la sécurité du procédé.
La pression dans la première enceinte 12 peut être inférieure ou égale à 500 mbar, par exemple comprise entre 0,01 mbar et 500 mbar. La température dans la première enceinte 12 peut être supérieure ou égale à la température ambiante (20°C), par exemple comprise entre 20°C et 500°C. Selon un exemple, les particules virucides 7 peuvent être formées par une technique de pulvérisation, par exemple de pulvérisation plasma, dans laquelle les particules 7 sont générées à partir d'une cible métallique. La pulvérisation de la cible peut être réalisée en mode continu ou en pulsé. La puissance appliquée à la cible peut être comprise entre 1 W et 5 kW, en fonction de la taille de celle-ci. La taille des particules est maîtrisée en calibrant les puises appliqués. Pour cela on réalise des manipulations intermédiaires pour lesquelles la manipulation est interrompue à différents temps, et la taille de particules est déterminée. Cela permet ainsi de déterminer que, pour un jeu de paramètres donnés, les particules atteignent la taille souhaitée au bout d'une durée t, déterminée expérimentalement. Ainsi, la décharge est pulsée de telle façon à ce que la durée de décharge soit égale à t, pour atteindre la taille souhaitée, et la durée d'extinction soit égale à t', t' étant suffisamment long pour que les particules perdent leur charge négative et soient expulsées de la décharge. De la même façon, t' est déterminé expérimentalement pour un jeu de paramètres donnés. En régime continu, on maîtrise la taille grâce à l'équilibre entre la force électrique et la gravité (les particules sont naturellement chargées négativement dans le plasma, cette charge permet de les maintenir en suspension dans le plasma tant que la force de gravité, liée à leur taille, ne devient pas plus importante que cette force électrique, qui est de sens opposée). Ainsi, la puissance appliquée au plasma est choisie de façon à ce que cet équilibre soit rompu lorsque la taille souhaitée de particules est atteinte. Pour des particules plus petites que la centaine de nanomètres, on peut appliquer des puises de gaz régulièrement afin de les expulser de cette première décharge vers la seconde enceinte. La taille des particules est en général proportionnelle au temps qu'elles passent dans la décharge. On détermine cette taille à l'aide de manipulations intermédiaires, qui nous permettent de savoir quand appliquer le puise de gaz pour les expulser à la taille souhaitée.
La puissance peut être appliquée pendant une durée comprise entre 1 ns et plusieurs minutes. La première enceinte 12 peut comporter une phase gazeuse comprenant un gaz neutre, tel que l'argon. Cette phase gazeuse peut en outre éventuellement comporter au moins un gaz oxydant, par exemple du dioxygène ou de l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO). La teneur volumique en gaz oxydant dans la phase gazeuse peut être supérieure ou égale à 1%, par exemple comprise entre 1% et 25%. L'emploi d'un gaz oxydant est utile pour réaliser une oxydation des particules métalliques arrachées de la cible, afin de former des particules virucides 7 en matériau céramique oxyde métallique, comme de l'oxyde de zinc ou de l'oxyde de zirconium. On peut, en variante, former les particules virucides 7 par dépôt chimique en phase vapeur (« CVD » ; « Chemical Vapor Déposition »), éventuellement assisté par plasma (« PECVD », « Plasma-Enhanced Chemical Vapor Déposition »), à partir d'un précurseur qui peut, par exemple, être un composé métallo-organique. D'une manière générale, une grande variété de matériaux peut être atteinte pour les particules virucides 7 en mettant en œuvre des techniques connues en soi.
Les particules 7 produites in-situ dans la première enceinte 12 sont directement transférées dans la deuxième enceinte 14 tout en restant dans un espace fermé durant ce transfert. Le substrat 3 à revêtir est positionné dans la deuxième enceinte 14 sur un support (non représenté). Le substrat 3 est positionné en dessous d'un canal 16 mettant en communication la première enceinte 12 et la deuxième enceinte 14. La pression de la deuxième enceinte 14 peut être maintenue à une valeur inférieure à la pression de la première enceinte 12, permettant ainsi un transfert passif des particules virucides 7 formées dans la première enceinte 12 vers la deuxième enceinte 14. La température dans la deuxième enceinte 14 peut être supérieure ou égale à la température ambiante (20°C), par exemple comprise entre 20°C et 500°C. Les particules virucides 7 sont alors déposées sur le substrat 3 dans la deuxième enceinte avec formation de la matrice 9 dans cette deuxième enceinte 14 en même temps que le dépôt des particules 7. La matrice 9 peut être formée par une technique connue en soi telle qu'un dépôt en phase vapeur, par exemple un dépôt chimique en phase vapeur, éventuellement assisté par plasma. La deuxième enceinte 14 peut comporter une phase gazeuse comprenant un mélange d'argon et d'au moins un précurseur carboné comme le méthane pour former une matrice 9 carbonée. Les flèches 18 représentent l'injection du précurseur 18 de matrice 9 dans la deuxième enceinte 14. Dans le cas d'un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, le plasma peut être excité à l'aide d'une électrode alimentée en radiofréquence avec une puissance comprise entre 1 W et 5 kW, en fonction de la taille de la deuxième enceinte 14 et de l'électrode. L'homme du métier ajustera la durée de dépôt en fonction de l'épaisseur souhaitée pour le revêtement. On reconnaîtra que le procédé de formation du revêtement est choisi en fonction des matériaux à déposer. D'autres techniques sont possibles pour former le revêtement par exemple en mélangeant les particules virucides (pas forcément obtenues in-situ ) à un matériau de matrice ou précurseur de matrice à l'état fluide et en enduisant la surface de la pièce de ce mélange fluide pour obtenir le revêtement, lequel peut être obtenu après refroidissement du mélange appliqué ou après un chauffage de ce dernier afin de transformer le précurseur de matrice en matériau de matrice.
Exemple
Un revêtement 5 comprenant des particules 7 d'oxyde de zinc (ZnO) de taille moyenne D50 de 20 nm dans une matrice 9 de carbone de type diamant (DLC) a été préparé de la manière suivante. Le revêtement 5 a été déposé sur un substrat 3 en S1O2 (orientation cristalline 100).
Un procédé de fabrication en continu à l'aide d'une installation 10 du type de celle illustrée à la figure 2 a été mis en œuvre.
Ainsi, les particules de ZnO ont été fabriquées dans la première enceinte 12 qui était maintenue à une pression de 3*102 mbar et à une température de 300°C par un procédé de pulvérisation d'une cible de zinc. La cible de zinc avait une taille de diamètre 2 pouces et une puissance de 200 W RF à 13,56 MHz a été appliquée à la cible en régime pulsé : durée d'application du pulse(Ton) = 2s, durée d'extinction (Toff) = 3s pendant une durée de 1 minute. La phase gazeuse dans la première enceinte 12 était un mélange d'argon, à raison de 80% en volume, et de dioxygène à raison de 20% en volume. La présence d'oxygène a permis d'obtenir une oxydation homogène et contrôlée des particules d'oxyde de zinc ZnO (pureté 99,99%), afin d'obtenir des particules 7 d'oxyde de zinc de taille moyenne D50 de 20 nm.
La pression de la deuxième enceinte 14 était légèrement inférieure à la pression dans la première enceinte 12, maintenue à une valeur de 2*10 2 mbar. Le différentiel de pression entre la première enceinte 12 et la deuxième enceinte 14 a permis le transfert en continu des particules de ZnO synthétisées dans la première enceinte 12 vers la deuxième enceinte 14. La matrice 9 en DLC a été déposée en même temps que les particules de ZnO étaient transférées par un procédé de dépôt en phase vapeur assisté par plasma, à partir d'un mélange gazeux comprenant de l'argon à raison de 20% en volume, et du CH4 en tant que précurseur carboné à raison de 80% en volume. La deuxième enceinte 14 était à température ambiante durant ce dépôt et le plasma était excité à l'aide d'une électrode alimentée par un potentiel négatif de 700V (-700V) en régime pulsé T0N = ls et T0FF = ls. Le procédé a été réalisé pendant une durée de 1 minute afin d'obtenir un revêtement 5 d'épaisseur 2 pm comprenant les particules virucides 7 de ZnO à raison de 20% en volume, dans la matrice 9 de DLC à raison de 80% en volume.
L'expression « comprise entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Pièce (1) compatible d'un contact avec le corps humain, comprenant un substrat (3) et un revêtement (5) recouvrant une surface (SI) du substrat, ledit revêtement comprenant des particules virucides (7) ayant une taille moyenne D50 inférieure ou égale à 1 pm dans une matrice anti-bactérienne (9), la matrice étant en carbone de type diamant ou à base de graphène ou de nanotubes de carbone.
[Revendication 2] Pièce (1) selon la revendication 1, dans laquelle les particules virucides (7) ont une taille moyenne D50 inférieure ou égale à 500 nm.
[Revendication 3] Pièce (1) selon la revendication 2, dans laquelle les particules virucides (7) ont une taille moyenne D50 comprise entre 1 nm et 10 nm, de préférence entre 5 nm et 6 nm.
[Revendication 4] Pièce (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la teneur volumique en particules virucides (7) dans le revêtement (5) est comprise entre 5% et 50%.
[Revendication 5] Pièce (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle les particules virucides (7) sont choisies parmi les particules en oxyde de zinc, les particules en oxyde de zirconium, et les mélanges de telles particules.
[Revendication 6] Pièce (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la matrice (9) est hydrophobe.
[Revendication 7] Pièce (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le revêtement (5) définit une surface externe (S2) ayant une rugosité arithmétique Ra inférieure ou égale à 2 pm.
[Revendication 8] Pièce (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la pièce est un élément d'un espace intérieur de véhicule destiné à l'accueil de passagers.
[Revendication 9] Procédé (1) de fabrication d'une pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant au moins la formation du revêtement (5) sur le substrat (3) par dépôt des particules virucides (7) et de la matrice anti¬ bactérienne (9) sur le substrat. [Revendication 10] Procédé selon la revendication 9, dans lequel le procédé comprend :
- la formation des particules virucides (7) dans une première enceinte (12), et
- le transfert des particules virucides ainsi formées dans une deuxième enceinte (14) dans laquelle le substrat (3) est présent, en communication avec la première enceinte, et
- le dépôt des particules virucides ainsi transférées et de la matrice anti-bactérienne (9) sur le substrat dans la deuxième enceinte.
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