FR3108523A1 - Matériau de Filtration d’Air, Dispositif de Décontamination d’Air par Filtration et Procédé de Fabrication - Google Patents

Matériau de Filtration d’Air, Dispositif de Décontamination d’Air par Filtration et Procédé de Fabrication Download PDF

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Abstract

Matériau filtrant perméable à l’air et imperméable aux excrétions aqueuses liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires comprenant au moins une liasse, dite liasse hydrophobe, d’au moins deux feuillets hydrophobes superposés et formés chacun de papier poreux, de grammage inférieur à 30 g/m2, chaque feuillet hydrophobe étant formé de fibres de cellulose, dites fibres de cellulose réticulées, liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation,caractérisé en ce qu’au moins une partie des hydroxyles desdites fibres de cellulose réticulées non engagés dans des liaisons hydrogène et accessibles aux gaz forment une liaison covalente avec un groupement acyle à chaîne hydrophobe. Figure d’abrégé : figure 4

Description

Matériau de Filtration d’Air, Dispositif de Décontamination d’Air par Filtration et Procédé de Fabrication
L’invention vise un matériau, dit matériau filtrant, pour la filtration d’un flux d’air respiratoire et un procédé de fabrication d’un tel matériau filtrant. L’invention vise également un dispositif de décontamination par filtration d’un flux d’air contaminé, le dispositif de décontamination comprenant un tel matériau filtrant. L’invention vise donc un tel matériau filtrant qui soit perméable à l’air et imperméable aux excrétions aqueuses liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires -notamment à de telles excrétions aqueuses porteuses de microorganismes pathogènes, en particulier de particules virales infectieuses-.
Les épidémies et pandémies en général et notamment la pandémie liée au coronavirus «SARS-CoV-2» sévissant en 2020 représentent un danger majeur non seulement en terme de santé publique à l’échelle de la planète, mais aussi en terme économique.
L’émergence fulgurante de telles épidémies et/ou pandémies ne laissent pas aux industriels de la santé le temps nécessaire à la préparation et à la mise sur le marché de médicaments ou de vaccins permettant de lutter efficacement contre les agents pathogènes responsables de ces épidémies/pandémies. Il est donc impératif que des moyens soient développés pour pouvoir lutter efficacement contre la dissémination de ces agents pathogènes. Bien entendu, le contrôle d’une telle épidémie/pandémie passe par le respect de dispositions sanitaires simples telles que le lavage régulier des mains, la prohibition des contacts entre personnes, l’utilisation de mouchoirs à usage unique et leur confinement après usage.
S’agissant de la dissémination d’agents pathogènes viraux hautement contagieux de tels moyens de lutte résident également dans des moyens de lutte contre la transmission de ces virus pathogènes entre individus, notamment entre un individu porteur du virus pathogène et un individu sain. S’agissant de la dissémination de virus pathogènes des voies respiratoires, de tels moyens de lutte résident essentiellement dans des moyens de filtration du flux d’air respiratoire expiré par un individu infecté par le virus pathogène et de filtration du flux d’air respiratoire inspiré par un individu sain en présence d’un individu infecté par le virus pathogène.
Le contrôle d’une épidémie causée par un virus ciblant les des voies respiratoires lui-même hautement contagieux et contre lequel il n’existe ni vaccin ni moyen de lutte efficace par voie médicamenteuse, passe nécessairement par l’établissement de mesures sanitaires préventives, visant à limiter les contacts entre les individus, parmi lesquels sont nécessairement présents des individus infectés et contagieux. De telles mesures sanitaires comprennent l’établissement d’une distance minimale de sécurité à respecter entre les individus. De telles mesures sanitaires passent également par une minimisation des risques d’échange -par expiration/inhalation- d’air vecteur d’excrétions aqueuses liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires sous forme de microgouttelettes ou macrogouttelettes susceptibles de contenir un agent pathogène infectieux entre des individus contaminés et des individus sains.
De tels virus pathogènes des voies respiratoires sont disséminés par tout individu infecté sous la forme d’un aérosol formé de l’air expiré et de particules liquides aqueuses sous forme de microgouttelettes ou de macrogouttelettes en suspension dans l’air expiré. Il peut s’agir d’air expiré par simple respiration spontanée. Il peut aussi s’agir d’air expiré lors d’une prise de parole, lors d’un éternuement ou lors d’un épisode de toux. Or, quelles que soient les conditions d’émission d’un tel aérosol, les particules liquides aqueuses en suspension dans l’air expiré sont chargées de particules virales infectieuses susceptibles d’être transmises à un individu sain passant ou restant à portée d’un individu infecté émettant nécessairement un tel aérosol.
Le port d’un masque protecteur, notamment un masque chirurgical dont le but est d’empêcher au maximum la transmission au patient de germes apportés par le chirurgien, ajusté sur la bouche et le nez de l’individu infecté et/ou des individus sains est préconisé.
Un tel masque présente cependant une efficacité limitée dans le temps dès lors que le matériau filtrant est rapidement saturé. D’autre part, un tel masque est en général hydrophile et l’humidité retenue par un tel masque détériore la résistance mécanique du masque et ses propriétés filtrantes. En outre, il n’est pas possible d’augmenter sa résistance mécanique en augmentant son épaisseur sans diminuer sa perméabilité à l’air et sans altérer la respiration du porteur de ce masque.
En outre, s’agissant de masques chirurgicaux à usage unique, le problème de leur saturation et de leur détérioration -notamment par humidification du matériau filtrant- au cours d’une opération chirurgicale peut être résolu par le remplacement, en dehors de la zone opératoire, du masque détérioré par un masque neuf et fonctionnel, l’opération chirurgicale pouvant se poursuivre dans de bonnes conditions sanitaires après ce remplacement. Or, tel ne peut pas être le cas d’un masque filtrant utilisé par un individu dans le contexte d’une épidémie, dans lequel le remplacement d’un masque filtrant usagé par un masque filtrant neuf peut entrainer une contamination de l’individu.
Ainsi, une solution de masque permettant une filtration efficace et durable, et un confort respiratoire maintenu est recherchée. Également, est recherchée une solution de masque dont la résistance mécanique à l’humidité est augmentée.
Dans le cadre du développement de telles épidémies et/ou pandémies, il est également souhaitable que des masques filtrants soient susceptibles d’être facilement fabriqués par un individu si le besoin s’en fait sentir pour sa protection personnelle ou pour celle de ses proches. À cet égard, la non-disponibilité de masques pour tout un chacun peut être la cause de contaminations qui peuvent se révéler mortelles. Il est bien connu que pour bloquer le développement d’une épidémie/pandémie, il est nécessaire d’interrompre les contaminations en chaîne et l’accessibilité à un nombre suffisant de masques filtrants pour l’ensemble de la population est essentielle. Une pandémie étant par définition mondiale, il est aussi nécessaire de pouvoir préparer des masques filtrants à un coût faible de façon que les populations les plus démunies puissent y avoir accès.
L’invention vise à pallier l’ensemble de ces inconvénients.
L’invention vise à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’air par filtration et d’autoprotection d’un individu vis-à-vis d’une atmosphère contaminée par un microorganisme pathogène, notamment par un virus.
L’invention vise donc à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’air inhalé par un individu et de protection de l’individu porteur du dispositif de décontamination. En particulier, l’invention vise à proposer un tel matériau filtrant et un tel dispositif de décontamination d’un flux d’air avant son inhalation par un individu.
Mais l’invention vise aussi à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’air et de protection des tiers vis-à-vis d’une personne infectée par un microorganisme pathogène, notamment par un virus. En particulier, l’invention vise à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’un flux d’air formé par expiration.
L’invention vise donc aussi à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination par filtration d’air expiré par un individu et de protection de tierces personnes non porteuse du dispositif de décontamination.
L’invention vise à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’air par filtration comprenant un tel matériau filtrant qui soit performant et confortable.
L’invention vise à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’air par filtration à usage unique.
L’invention vise à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’air par filtration qui puisse être détruit après usage de façon simple, économique, sécurisée et respectant l’environnement.
L’invention vise à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination d’air par filtration de faible coût de fabrication.
L’invention vise aussi à proposer un matériau filtrant et un dispositif de décontamination par filtration n’entrainant qu’un faible coût pour sa destruction.
L’invention vise en particulier un tel matériau filtrant et un tel dispositif de décontamination jetable après usage et susceptible de pouvoir être détruit par incinération.
L’invention vise aussi à proposer un tel matériau filtrant, un tel dispositif de décontamination par filtration et un procédé de fabrication d’un tel matériau filtrant susceptible de pouvoir être mis en œuvre de façon artisanale.
L’invention vise également à proposer un procédé pour la fabrication à l’unité d’un tel matériau filtrant et d’un tel dispositif de décontamination.
Mais l’invention vise aussi à proposer un matériau filtrant, un dispositif de décontamination par filtration et un procédé de fabrication d’un tel matériau filtrant susceptible de pouvoir être mis en œuvre industriellement pour une production en grande série.
Pour ce faire, l’invention concerne un matériau filtrant perméable à l’air et imperméable aux excrétions aqueuses liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires -notamment imperméable aux excrétions liquides humaines vectrices d’agents infectieux, tels que des particules virales- comprenant au moins une liasse, dite liasse hydrophobe, d’au moins deux feuillets hydrophobes superposés et formés chacun de papier poreux, de grammage inférieur à 30 g/m2-notamment inférieur à 20 g/m2de préférence compris entre 10 g/m2et 30 g/m2, plus préférentiellement compris entre 10 g/m2et 20 g/m2-, chaque feuillet hydrophobe étant formé de fibres de cellulose, dites fibres de cellulose réticulées, liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation,
caractérisé en ce qu’au moins une partie -notamment la totalité- des hydroxyles desdites fibres de cellulose réticulées non engagés dans des liaisons hydrogène et accessibles aux gaz -notamment accessibles à l’air- forment une liaison covalente avec un groupement acyle à chaîne hydrophobe.
L’inventeur s’est aperçu qu’un unique feuillet de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2et formé desdites fibres de cellulose réticulées et dans lesquelles au moins une partie des hydroxyles desdites fibres de cellulose réticulées non engagés dans des liaisons hydrogène et accessibles aux gaz forment une liaison covalente avec un groupement acyle à chaîne hydrophobe n’est pas suffisamment étanche à l’eau pour pouvoir constituer un matériau filtrant imperméable à des excrétions liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires, vectrices d’agents infectieux. En effet, il a constaté qu’un tel feuillet hydrophobe unique ne permet pas de retenir une quantité d’eau -notamment plusieurs millilitres ou dizaine(s) de millilitres d’eau- déposée sur la face supérieure de ce feuillet et que la totalité de cette quantité d’eau traverse ce feuillet hydrophobe unique instantanément ou en quelques secondes, en particulier lorsqu’il est mis en contact avec une surface hydrophile. Mais l’inventeur a découvert que, de façon totalement imprévisible, la superposition d’au moins deux -en particulier de deux- de ces mêmes feuillets hydrophobes de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2et formé desdites fibres de cellulose réticulées et dans lesquelles au moins une partie des hydroxyles desdites fibres de cellulose réticulées non engagés dans des liaisons hydrogène et accessibles aux gaz forment une liaison covalente avec un groupement acyle à chaîne hydrophobe permet de retenir efficacement et sans fuite pendant plusieurs heures voire plusieurs jours une quantité d’eau -notamment plusieurs millilitres ou dizaine(s) de millilitres d’eau- déposée sur la face supérieure de cette liasse de feuillets, même lorsque la liasse de feuillets hydrophobes est mise en contact avec une surface hydrophile, et qu’une éventuelle perte d’eau est due en pratique à l’évaporation.
La superposition d’au moins deux tels feuillets hydrophobes permet de former un matériau filtrant qui est perméable à l’air et qui est parfaitement imperméable aux excrétions aqueuses liquides humaines, buccales, nasales et/ou oculaires et porteuses d’agents infectieux pathogènes, tels que des particules virales.
Une telle superposition de deux feuillets hydrophobes formés à partir de papier poreux de faible grammage permet de former un empilement de feuillets poreux superposés qui est en particulier imperméable aux excrétions aqueuses liquides respiratoires susceptibles d’être émises par expiration chronique ou par expulsion aigue, notamment lors d’un éternuement ou d’une toux. Le matériau filtrant selon l’invention constitue un matériau filtrant de protection vis à vis d’agents infectieux, notamment d’agents infectieux pathogènes.
On visualise la propriété hydrophobe d’un tel feuillet hydrophobe acylé formé à partir de papier poreux de faible grammage par la mesure de l’angle de contact formé entre le plan principal du feuillet hydrophobe et une goutte d’eau pure déposée en surface du feuillet hydrophobe. Typiquement, la valeur de l’angle de contact de la goutte d’eau sur le feuillet hydrophobe est compris entre 90° et 180°, notamment supérieur à 120°, de préférence supérieur à 150°. En outre, un tel feuillet hydrophobe présente la propriété de pouvoir maintenir un tel angle de contact avec une goutte d’eau pure pendant une durée d’au moins 4 heures.
Avantageusement, le matériau filtrant selon l’invention présente une souplesse suffisante pour être agréable au contact sur le visage.
Selon certains modes de réalisation avantageux, le matériau filtrant selon l’invention comprend au moins une liasse, dite liasse hydrophile, d’au moins un feuillet formé de papier hydrophile poreux, de grammage inférieur à 30 g/m2- notamment inférieur à 20 g/m2de préférence compris entre 10 g/m2et 30 g/m2, plus préférentiellement compris entre 10 g/m2et 20 g/m2-, ledit au moins un feuillet de papier hydrophile poreux étant formé de fibres de cellulose, liées entre elles au moins par des liaisons hydrogène -et le cas échéant par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation- ;
ladite au moins une liasse hydrophobe et ladite au moins une liasse hydrophile étant superposées les unes sur les autres de façon à former un empilement de feuillets poreux superposés adapté pour pouvoir être traversé par un flux d’air à filtrer, ce par quoi l’air du flux d’air traversant le matériau filtrant est filtré ;
et dans lequel au moins une liasse hydrophile forme une face principale libre de l’empilement de feuillets poreux superposés, ladite face principale libre étant une face libre de réception du flux d’air à filtrer.
Le matériau filtrant selon l’invention est parfaitement imperméable aux liquides et en particulier à l’eau et est parfaitement perméable à l’air atmosphérique. Le matériau filtrant selon l’invention permet non seulement d’empêcher -notamment d’interdire totalement- que des excrétions liquides humaines vectrices d’agents infectieux, tels que des particules virales le traversent mais aussi, de façon très avantageuse, de retenir et piéger lesdites excrétions liquides humaines vectrices d’agents infectieux sur le matériau filtrant. Ainsi, la destruction du matériau filtrant après usage emporte la destruction des agents infectieux piégés sur le matériau filtrant. Le matériau filtrant selon l’invention permet de retenir ces agents infectieux pendant la durée d’utilisation d’un dispositif de décontamination d’air comprenant un tel matériau filtrant en évitant une dissémination des agents infectieux. Le(s) feuillet(s) hydrophile(s) permettent d’éviter une saturation du(des) feuillet(s) hydrophobe(s) poreux par les excrétions aqueuses.
Selon certains modes de réalisation d’un matériau filtrant selon l’invention au moins un groupement d’atomes de réticulation lié par des liaisons éther covalentes à au moins une fibre de cellulose est de formule [Chem 1] suivante ; dans laquelle R est choisi parmi un atome d’hydrogène (H) et un groupement acyle à chaîne hydrophobe.
Selon certains modes de réalisation, au moins un groupement d’atomes de réticulation est formé à partir d’épichlorhydrine. Rien n’empêche qu’au moins un groupement d’atomes de réticulation soit formé à partir d’un agent de réticulation de fibres de cellulose, distinct de l’épichlorhydrine, par exemple à partir d’un agent de réticulation de fibres de cellulose utilisé dans l’industrie papetière.
Selon l’invention, les fibres de cellulose de chaque feuillet hydrophobe sont réticulées. L’inventeur a observé que non seulement la réticulation de fibres de cellulose d’un feuillet hydrophile de cellulose ne s’oppose pas à l’acylation ultérieure des fibres de cellulose ainsi réticulées, mais que cette réticulation cumulée à l’acylation permet en fait de restreindre la mobilité rotationnelle des fibres de cellulose réticulées et acylées, d’augmenter la résistance mécanique -notamment la résistance mécanique en conditions humides («wet-strength»)- du feuillet hydrophobe et de maintenir durablement ses propriétés « barrière » vis-à-vis d’excrétions aqueuses liquides respiratoires.
Selon certains modes de réalisation avantageux d’un matériau filtrant selon l’invention, au moins un feuillet de papier hydrophile poreux est formé de cellulose native et pure. Rien n’empêche cependant que selon certains autres modes de réalisation avantageux d’un matériau filtrant selon l’invention, au moins un feuillet de papier hydrophile poreux soit formé de fibres de cellulose réticulées.
Les feuillets hydrophobes permettent de conférer au matériau filtrant et au dispositif de décontamination d’air par filtration des propriétés « barrière » et de maintenir dans le temps ces propriétés « barrière » y compris après une exposition du matériau filtrant à l’humidité. Ils permettent de conférer au matériau filtrant des propriétés de perméabilité aux fluides gazeux -notamment à l’air atmosphérique- permettant la respiration. Ils permettent aussi de conférer au matériau filtrant des propriétés de résistance mécanique au moins conservées -voire améliorées- par rapport aux propriétés mécaniques du(des) feuillet(s) hydrophile(s), non exposé(s) à une contamination aqueuse.
Avantageusement, le matériau filtrant selon l’invention permet d’éviter que des individus contagieux mais porteurs d’un dispositif de décontamination d’air par filtration comprenant un tel matériau filtrant contaminent des individus sains non porteurs d’un tel dispositif mais permet aussi d’éviter à des individus sains et porteurs d’un tel dispositif d’être contaminées. Bien entendu, avantageusement, il est préférable que les individus contagieux et les individus sains soient porteurs d’un dispositif de décontamination d’air par filtration comprenant un matériau filtrant selon l’invention. Le matériau filtrant et le dispositif de décontamination d’air par filtration sont adaptés pour permettre une protection des individus contre la transmission de particules virales transportées dans des excrétions aqueuses liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires.
Selon certains modes de réalisation avantageux d’un matériau filtrant selon l’invention, le groupement acyle à chaîne hydrophobe est groupement acyle à chaine hydrophobe hydrocarbonée. L’expression « groupement acyle » désigne tout groupement d’atomes, de formule chimique R-CO- dans laquelle R est une chaine hydrophobe. R peut être un groupement hydrocarboné comprenant de 16 à 30 atomes de carbone. Avantageusement, au moins un -notamment chaque- groupement hydrocarboné est un groupement hydrocarboné saturé. Avantageusement, au moins un -notamment chaque- groupement acyle à chaine hydrophobe est choisi dans le groupe formé d’un groupe palmityle (CH3-(CH2)14-CO-), d’un groupe stéaryle (CH3-(CH2)1 6-CO-) et d’un groupe béhényle (CH3-(CH2)20-CO-). Rien n’empêche qu’au moins un -notamment chaque- groupement hydrocarboné soit un groupement hydrocarboné insaturé.
Dans certains modes de réalisation d’un matériau filtrant selon l’invention, chacune des deux faces libres de l’empilement de feuillets poreux superposés est formée d’une liasse hydrophile, au moins une liasse hydrophobe étant interposée entre les liasses hydrophiles formant les deux faces libres de l’empilement de feuillets poreux superposés. Avantageusement, le(s) feuillet(s) hydrophobe(s) poreux et le(s) feuillet(s) hydrophile(s) poreux forment une poche d’arrêt et de rétention des excrétions sous forme de microgouttelettes ou de macrogouttelettes aqueuses en suspension dans l’air inspiré/expiré. Dans ces modes de réalisation selon l’invention, le matériau filtrant comprend un ensemble d’au moins une liasse hydrophobe, chacune des deux faces principales opposées de l’ensemble de liasse(s) hydrophobe(s) s’étendant en regard d’un ensemble d’au moins une liasse hydrophile. Chacun des ensembles de lisse(s) hydrophile(s) permettent une absorption des excrétions aqueuses sur l’une et l’autre des deux faces principales du matériau filtrant, en limitant, voire annihilant totalement tout effet de rebond de composition aqueuse sur l’ensemble de feuillet(s) hydrophobe(s) poreux et en maintenant l’effet barrière avec un maximum d’efficacité.
Avantageusement, au moins un -notamment chaque- feuillet hydrophobe est formé d’une partie d’épaisseur d’un mouchoir en papier jetable -notamment du type « kleenex® » (Kleenex®, Kimberly-Clark Corporation)-, la cellulose de ladite partie d’épaisseur de mouchoir en papier jetable étant au moins en partie acylée. L’inventeur a déterminé qu’un tel mouchoir en papier jetable est en réalité formé d’une pluralité de -notamment de quatre- feuillets superposés de papier poreux de faible grammage et que le greffage covalent de groupements acyles à chaînes hydrophobes permet une dissociation facilitée de ces feuillets hydrophobes, rendant possible la réalisation d’un matériau filtrant imperméable aux excrétions liquides et présentant une perméabilité à l’air restant compatible avec une ventilation optimale. Avantageusement et selon l’invention, ladite liasse hydrophobe comprend de 2 à 4 feuillets hydrophobes formés à partir de 2 à 4 feuillets hydrophiles de papier poreux de faible grammage d’un mouchoir en papier jetable. Le matériau filtrant selon l’invention peut donc être fabriqué à partir d’une matière première facilement accessible.
Avantageusement et selon l’invention, au moins un -notamment chaque- feuillet de l’empilement de feuillets poreux superposés est formé d’une partie d’épaisseur -notamment d’un feuillet unitaire constitutif- d’un mouchoir en papier jetable -notamment du type « kleenex® »-.
Selon certains modes de réalisation d’un matériau filtrant selon l’invention, au moins deux feuillets de ladite liasse hydrophobe sont assemblés par au moins un matériau, dit matériau d’assemblage, solide perméable comprenant au moins un polymère thermoplastique. Selon certains modes de réalisation d’un matériau filtrant selon l’invention, au moins une liasse hydrophobe est assemblée avec au moins une liasse hydrophile par au moins un matériau, dit matériau d’assemblage, solide comprenant au moins un polymère thermoplastique. Avantageusement, on réalise cet assemblage par fusion et solidification dudit matériau d’assemblage interposé entre au moins un feuillet hydrophobe et au moins un feuillet hydrophile poreux. Avantageusement, chaque polymère thermoplastique est perméable à l’air. Avantageusement chaque feuillet de l’empilement de feuillets poreux superposés est assemblé à chacun de ses feuillets adjacents par au moins un matériau, dit matériau d’assemblage, solide perméable comprenant au moins un polymère thermoplastique.
Selon certains modes de réalisation d’un matériau filtrant selon l’invention, au moins un polymère thermoplastique est choisi dans le groupe formé des polyéthylènes, des polypropylènes, des polyamides, des acides poly-L-lactiques. Avantageusement, au moins un polymère thermoplastique est choisi pour pouvoir assembler au moins un feuillet hydrophile poreux et au moins un feuillet hydrophobe poreux entre lesquels le matériau d’assemblage est disposé, cet assemblage pouvant être réalisé par la simple application d’une surface chaude -notamment une semelle chaude d’un fer à repasser- au contact de l’un ou de l’autre des feuillets hydrophile ou hydrophobes poreux.
Rien n’empêche que ledit matériau d’assemblage soit formé d’un matériau d’assemblage par collage à froid. Avantageusement, ledit matériau d’assemblage par collage à froid peut être de l’acétate de cellulose.
Selon certains modes de réalisation avantageux d’un matériau filtrant selon l’invention, le polymère thermoplastique s’étend uniquement en bordure périphérique de l’empilement de feuillets poreux superposés. Avantageusement, la partie centrale de l’empilement de feuillets poreux superposés est exempte de matériau d’assemblage. Elle est donc parfaitement perméable à l’air atmosphérique et permet une ventilation et une respiration sensiblement normales. La partie centrale de l’empilement de feuillets poreux superposés est souple et douce au contact et biocompatible avec un contact avec la peau. Rien n’empêche que le matériau d’assemblage forme un renfort de la rigidité en périphérie de l’empilement de feuillets poreux superposés. Le matériau d’assemblage permet de participer à une mise en forme de l’empilement de feuillets poreux superposés qui soit adaptée à la morphologie du visage de l’individu porteur du matériau filtrant.
Avantageusement, le matériau filtrant selon l’invention, est incinérable. Il est adapté pour pouvoir être détruit par incinération, sans production de substance toxique autre que du CO2et de l’eau, ce par quoi les particules virales susceptibles d’être retenues dans le matériau filtrant selon l’invention sont détruites.
L’invention s’étend également à un dispositif de décontamination d’air par filtration comprenant
  • un organe de filtration comprenant un matériau filtrant selon l’invention, et ;
  • des moyens d’ajustement de cet organe de filtration sur un individu.
Avantageusement et selon l’invention, l’organe de filtration est dimensionné pour pouvoir couvrir au moins la bouche et le nez d’un individu porteur du dispositif de décontamination d’air.
Avantageusement, l’organe de filtration peut présenter une forme d’entonnoir sensiblement conique. Une telle forme est particulièrement bien adaptée pour optimiser la surface efficace de filtration de l’organe de filtration. En pratique, au moins un feuillet hydrophile poreux et/ou au moins un feuillet hydrophobe poreux peut être formé d’un dispositif cellulosique du type « filtre à café ».
Dans certains modes de réalisation d’un dispositif de décontamination d’air par filtration selon l’invention, les moyens d’ajustement comprennent des moyens dégrafables d’ajustement et/ou un lien en matériau élastique.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif selon l’invention est un dispositif présentant une forme de masque, de cagoule, de capuche, de passe-montagne, de blouse, de tunique, de mouchoir.
Dans d’autres modes de réalisation, le dispositif de décontamination par filtration est sous forme d’un gant de protection.
Selon certains modes de réalisation, l’organe de filtration du dispositif de décontamination d’air par filtration se présente sous forme d’une pièce plane, souple et de faible épaisseur. Rien n’empêche que l’organe de filtration comporte des plissages, notamment des plis en accordéon, permettant d’accroitre la surface de filtration et le confort d’utilisation. Le plissage peut être réalisé par ajout de bandes de papier absorbant -notamment de papier filtre- susceptible d’apporter de la rigidité à l’organe de filtration. Rien n’empêche d’utiliser de telles bandes de papier absorbant pour conférer toute forme spécifique à l’organe de filtration. Rien n’empêche d’utiliser une bande de matériau souple non élastique pour permettre un ajustement et le maintien du dispositif de décontamination d’air sur le nez de l’individu.
Le matériau filtrant et le dispositif de décontamination d’air selon l’invention présentent des propriétés d’incinérabilité qui sont sensiblement identiques aux propriétés d’incinérabilité de fibres de cellulose.
L’invention s’étend également à un procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’invention, dans lequel :
  • on choisit au moins deux premiers feuillets formés chacun de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2, chaque premier feuillet étant formé de fibres de cellulose, dites fibres de cellulose réticulées, liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation ;
  • on soumet lesdits au moins deux premiers feuillets poreux à une réaction d’acylation des fibres de cellulose de façon à former au moins deux premiers feuillets hydrophobes poreux, lors de laquelle ;
    • on imprègne chaque premier feuillet avec au moins un chlorure d’acide gras -notamment d’au moins un chlorure d’acide palmitique (CH3-(CH2)14-CO-Cℓ), d’au moins un chlorure d’acide stéarique (CH3-(CH2)1 6-CO-Cℓ) et d’au moins un chlorure d’acide béhénique (CH3-(CH2)20-CO-Cℓ), puis ;
    • on applique sur chaque premier feuillet un flux de composition gazeuse -notamment un flux d’air atmosphérique- porté à une température apte à permettre ladite réaction d’acylation entre la cellulose de chaque premier feuillet et au moins un chlorure d’acide gras à l’état gazeux, ce par quoi sont formés au moins deux feuillets hydrophobes poreux formés de fibres de cellulose :
      • liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation, et ;
      • dans lesquelles au moins une partie -notamment la totalité- des hydroxyles non engagés dans une liaison hydrogène ou dans une liaison covalente avec ledit au moins un groupement d’atomes de réticulation forment une liaison covalente avec un groupement acyle à chaîne hydrophobe, puis ;
    • on forme ladite au moins une liasse hydrophobe du matériau filtrant par empilement desdits au moins deux premiers feuillets hydrophobes poreux.
Dans un procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’invention, au moins un feuillet hydrophobe poreux est formé par réaction de greffage covalent d’au moins un chlorure d’acide gras à l’état gazeux sur les fibres de cellulose d’un feuillet hydrophile poreux.
Une telle réaction peut être obtenue par mise en contact d’une solution du chlorure d’acide gras à longue chaine dans un solvant apolaire, notamment un solvant choisi dans le groupe formé d’un éther de pétrole, de white spirit et d’éther éthylique, et d’au moins un feuillet hydrophile poreux. Il peut s’agir d’une mise en contact par trempage du(des) feuillet(s) hydrophile(s) poreux dans la solution de chlorure d’acide gras. Il peut s’agir d’une mise en contact par nébulisation de la solution de chlorure d’acide gras sur le(s) feuillet(s) hydrophile(s) poreux. Puis on applique un flux de composition gazeuse, notamment d’un flux d’air, sur le(s) feuillet(s) hydrophile(s) poreux chargés en chlorure d’acide gras chauffée à une température de façon à permettre une diffusion d’au moins une partie du chlorure d’acide gras à l’état gazeux sur au moins une partie d’épaisseur du(des) feuillet(s) hydrophile(s) poreux et une réaction du chlorure d’acide gras à l’état gazeux sur des groupements hydroxyles libres accessibles des fibres de cellulose du(des) feuillet(s) hydrophiles poreux. Aucun catalyseur n’est nécessaire. Aucun catalyseur n’est utilisé. L’acide chlorhydrique formé du fait de la réaction de greffage est transporté par le flux de composition gazeuse. Il en résulte un greffage homogène de groupements acyles gras sur la totalité de la surface libre du(des) feuillet(s) hydrophile(s) poreux qui devien(nen)t un(des) feuillet(s) hydrophobe(s) poreux du fait du greffage. Aucun défaut qualitatif et/ou quantitatif du greffage n’est possible. Avantageusement, la réaction de chaque chlorure d’acide gras sur le(s) feuillet(s) hydrophile(s) poreux est biocompatible, c’est-à-dire que les fibres de cellulose acylées formées du fait de la réaction de greffage sont compatibles avec une utilisation du matériau filtrant au contact et/ou à proximité des voies aériennes de l’individu porteur du dispositif de décontamination.
Le greffage des groupements acyles à chaîne hydrophobe n’affecte pas sensiblement les propriétés mécaniques du(des) feuillet(s) hydrophobe(s) poreux en comparaison des propriétés mécaniques du(des) feuillet(s) hydrophile(s) poreux. Il n’en modifie pas sensiblement la souplesse et la résistance. Il n’en modifie pas sensiblement la porosité. Il n’en affecte pas non plus la perméabilité à l’air. Le(s) feuillet(s) hydrophobe(s) poreux sont perméables à un flux de composition gazeuse dirigé sensiblement orthogonalement au plan du(des) feuillet(s) hydrophobe(s) poreux. Ils sont par contre totalement imperméables aux particules aqueuses susceptibles d’être transportées par le flux de composition gazeuse. Ils présentent aussi une résistance mécanique à l’état humide qui est augmentée par rapport aux feuillets hydrophiles poreux.
Dans certains modes de réalisation avantageux d’un procédé de fabrication selon l’invention, on utilise pour mettre en œuvre la réaction d’acylation par greffage covalent, des produits et des réactifs industriels commercialement accessibles. On réalise cette réaction d’acylation à partir de produits cellulosiques finis, tels que par exemple des mouchoirs en papier jetables, secs et dans des conditions économiquement compétitives.
Dans certains modes de réalisation d’un procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’invention ;
  • on choisit au moins un deuxième feuillet hydrophile formé de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2, chaque deuxième feuillet étant constitué de fibres de cellulose liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation ;
  • on forme ladite au moins une liasse hydrophile par empilement de chaque deuxième feuillet hydrophile, et ;
  • on superpose ladite au moins une liasse hydrophobe et ladite au moins une liasse hydrophile de façon à former un empilement de feuillets poreux superposés de façon qu’au moins une liasse hydrophile forme une face libre de l’empilement de feuillets poreux superposés et du matériau filtrant.
Dans certains modes de réalisation d’un procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’invention, on réalise une étape d’assemblage -notamment une étape d’assemblage par collage- d’au moins deux feuillets poreux de l’empilement de feuillets poreux superposés, par thermocollage avec au moins un matériau, dit matériau d’assemblage, solide perméable comprenant au moins un polymère thermoplastique . On réalise une telle étape d’assemblage par collage par exemple en interposant une bande d’un matériau polymère thermoplastique -notamment d’un matériau polymère thermo-fusible- sur au moins une partie de zone périphérique du feuillet hydrophobe et/ou du feuillet hydrophile poreux et en portant le matériau thermoplastique à une température supérieure à la température de fusion du matériau thermoplastique. Avantageusement, on réalise cette étape avec une semelle chauffée d’un fer à repasser. De façon extrêmement surprenante, le matériau thermoplastique permet l’assemblage d’au moins un feuillet hydrophobe poreux et d’au moins un feuillet hydrophile poreux qui présentent des propriétés d’hydrophobie/hydrophilie de surface qui sont opposées. Avantageusement, le matériau thermoplastique est un ruban de matériau thermoplastique tel que couramment utilisé dans le domaine de la confection de vêtements et de la réalisation d’ourlets, en particulier.
Dans certains modes de réalisation avantageux d’un procédé de fabrication selon l’invention, chaque premier feuillet formés chacun de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2 et chaque deuxième feuillet formés chacun de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2est formé d’une partie d’épaisseur d’un mouchoir en papier jetable.
Dans certains modes de réalisation avantageux d’un procédé de fabrication selon l’invention, au moins deux premiers feuillets formés chacun de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2et au moins un premier feuillet formé de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2, sont formés de tout ou partie d’épaisseur d’un mouchoir en papier jetable, notamment du type « kleenex® ».
Dans certains modes de réalisation d’un procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’invention mis en œuvre à l’échelle industrielle, on imprègne chaque premier feuillet avec une solution d’au moins un chlorure d’acide gras dans un solvant apolaire, puis, après évaporation du solvant apolaire, on chauffe chaque premier feuillet avec un flux de composition gazeuse de façon à permettre ladite réaction d’acylation des fibres de cellulose par au moins un chlorure d’acide gras à chaîne hydrophobe et à l’état gazeux sur chaque premier feuillet et la formation d’un feuillet hydrophobe poreux.
Dans certains modes de réalisation d’un procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’invention mis en œuvre à l’échelle industrielle, on dépose le chlorure d’acide à chaîne hydrophobe (sans solvant apolaire) en surface d’un feuillet hydrophile poreux par toute technique connue d’impression.
Dans un procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’invention mis en œuvre artisanalement, on prépare une solution de greffage comprenant au moins un chlorure d’acide gras dilué dans un solvant volatil aprotique tel que l’éther de pétrole (que l’on trouve dans le commerce sous forme de « White spirit »), puis on imbibe le feuillet hydrophile poreux à traiter avec la solution de greffage, on laisse ensuite le solvant volatil s’évaporer à l’air libre, mais de préférence sous hotte aspirante ou dans un local non confiné. On applique ensuite un flux d’air chaud -par exemple généré par un sèche-cheveux- sur le feuillet hydrophile poreux de façon à permettre la réaction de chlorure d’acide gras à l’état gazeux et son greffage sur le feuillet hydrophile poreux qui se transforme en feuillet hydrophobe poreux du fait de ce greffage et à éliminer l’excès éventuel de réactif.
L'invention concerne également un matériau filtrant, un dispositif de décontamination d’air et un procédé de fabrication d’un tel matériau filtrant caractérisés, en combinaison ou non, par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Quelle que soit la présentation formelle qui en est donnée, sauf indication contraire explicite, les différentes caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après ne doivent pas être considérées comme étroitement ou inextricablement liées entre elles, l’invention pouvant concerner l’une seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de l’une de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou encore tout groupement, combinaison ou juxtaposition de tout ou partie de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre d’illustration de certains modes de réalisation et qui se réfèrent aux figures jointes dans lesquelles :
est une représentation d’un premier mode de réalisation particulier d’un dispositif de décontamination d’air selon l’invention ;
est une représentation schématique en coupe transversale d’un premier mode de réalisation d’un matériau filtrant selon l’invention ;
est une représentation schématique en coupe transversale d’un deuxième mode de réalisation d’un matériau filtrant selon l’invention, et ;
est une représentation d’un deuxième mode de réalisation particulier d’un dispositif de décontamination d’air selon l’invention.
Bien entendu, les dimensions et les proportions des matériaux filtrants et du dispositif de décontamination d’air représentés en figures 1, 2 et 3 ne sont pas nécessairement respectées, et ce aux fins de clarté de représentation.
Le dispositif 10 de décontamination d’air représenté en figure 1 est un masque de protection respiratoire dimensionné pour pouvoir couvrir la bouche et le nez d’un individu. Il comprend un organe 11 de filtration formé un matériau filtrant selon l’invention, et des moyens 9 d’ajustement de cet organe 11 de filtration sur un individu. Les moyens 9 d’ajustement de l’organe 11 de filtration sont formés de deux liens montés solidaires de l’organe 11 de filtration permettant de maintenir l’organe 11 de filtration en application sur le visage d’un individu.
Une représentation schématique en coupe transversale d’un premier mode de réalisation d’un matériau filtrant d’un dispositif 10 selon l’invention de décontamination d’un flux d’air 3 contaminé est représenté figure 2. Le matériau filtrant représenté figure 2 comprend un empilement d’un feuillet 2 hydrophobe poreux et d’un feuillet 1 hydrophile poreux. Le feuillet 2 hydrophobe poreux et le feuillet 1 hydrophile poreux sont assemblés par collage au moyen d’un matériau 5 d’assemblage s’étendant en périphérie de l’empilement de feuillets poreux superposés. Le matériau 5 d’assemblage est formé d’un polymère thermoplastique. Tout autre moyen d’assemblage du feuillet 2 hydrophobe poreux et du feuillet 1 hydrophile poreux sont possibles. Il est possible d’assembler le feuillet 2 hydrophobe poreux et le feuillet 1 hydrophile poreux par des agrafes. Il est également possible de ne pas assembler le feuillet 2 hydrophobe poreux et le feuillet 1 hydrophile poreux par des moyens spécifique, le maintien en place du feuillet 2 hydrophobe poreux et du feuillet 1 hydrophile poreux pouvant être assuré par l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination d’air.
Le feuillet 2 hydrophobe poreux est formé d’un mouchoir en papier jetable modifié par une réaction de greffage covalent d’un chlorure d’acide gras. Le feuillet 2 hydrophobe poreux est perméable à l’air atmosphérique et totalement imperméable à toute composition aqueuse, en particulier imperméable à toute composition aqueuse chargée de particules virales infectieuses. Le feuillet 2 hydrophobe poreux forme l’une des deux faces principales du matériau filtrant. Le feuillet 2 hydrophobe poreux forme la face 8 aval du dispositif 10 de décontamination d’air, c’est-à-dire la face du dispositif 10 de décontamination d’air par laquelle est émis un flux d’air 4 décontaminé et respirable par l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination. Rien n’empêche que le feuillet 2 hydrophobe poreux soit formé d’une partie seulement des couches de empilées formant un mouchoir en papier jetable et modifiées par une réaction de greffage covalent d’un chlorure d’acide gras.
Dans ce mode de réalisation, le feuillet 1 hydrophile poreux est un mouchoir en papier jetable non modifié. Le feuillet 1 hydrophile poreux présente des propriétés absorbantes telles que la composition aqueuse chargée de particules virales infectieuses retenue par le feuillet hydrophobe poreux sur la face 7 principale amont du dispositif 10 de décontamination est entièrement retenue dans le feuillet 1 hydrophile poreux. Rien n’empêche que le feuillet 1 hydrophile poreux soit formé d’une partie seulement des couches de empilées formant un mouchoir en papier jetable.
Dans le premier mode de réalisation représenté figure 2, le feuillet 2 hydrophobe poreux forme l’une des deux faces principales du matériau filtrant. Le feuillet 2 hydrophobe poreux forme la face 8 aval du dispositif 10 de décontamination d’air, c’est-à-dire la face du dispositif 10 de décontamination d’air par laquelle est émis un flux d’air 4 décontaminé et respirable par l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination. Dans ce premier mode de réalisation représenté figure 2, le feuillet 1 hydrophile poreux forme l’autre des deux faces principales du matériau filtrant. Le feuillet 1 hydrophile poreux forme la face 7 amont du dispositif 10 de décontamination d’air, c’est-à-dire la face du dispositif 10 de décontamination d’air recevant le flux d’air 3 contaminé par aspiration par l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination.
Le dispositif 10 de décontamination d’air permet de décontaminer un flux d’air 3 contaminé transporteur de particules virales infectieuses et de former un flux d’air 4 sensiblement décontaminé susceptible de pouvoir être respiré par l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination, sans risque d’infection. Mais le dispositif 10 de décontamination d’air permet également et de façon très avantageuse de retenir les particules virales infectieuses dans le feuillet 1 hydrophile poreux et/ou dans l’espace séparant le feuillet 1 hydrophile poreux et le feuillet 2 hydrophobe poreux en évitant une contamination des personnes évoluant autour de l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination d’air et du fait de cette décontamination. Avantageusement, le dispositif 10 de décontamination d’air est destiné à être détruit et rendu inerte après usage. Une telle destruction est avantageusement réalisée par incinération.
Une représentation schématique en coupe transversale d’un deuxième mode de réalisation d’un matériau filtrant d’un dispositif 10 selon l’invention de décontamination d’un flux d’air 3 contaminé est représenté figure 3. Le matériau filtrant représenté figure 3 comprend un empilement d’un premier feuillet 1 hydrophile poreux s’étendant en face 7 amont du dispositif 10 de décontamination, d’un feuillet 2 hydrophobe poreux et d’un deuxième feuillet 1 hydrophile poreux s’étendant en face 8 aval du dispositif 10 de décontamination, le feuillet 2 hydrophobe poreux étant interposé entre les premier et deuxième feuillets hydrophiles poreux. La face 7 amont du dispositif 10 de décontamination est destinée à recevoir un flux 3 d’air contaminé et la face 8 aval est l’une des deux faces principales du dispositif 10 de décontamination d’air à partir de laquelle est émis un flux d’air 4 décontaminé et respirable par l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination.
Le feuillet 2 hydrophobe poreux et les feuillets 1 hydrophiles poreux sont assemblés par collage au moyen d’un matériau 5 d’assemblage s’étendant en périphérie de l’empilement de feuillets poreux superposés et entre le feuillet 2 hydrophobe poreux et chacun des feuillets 1 hydrophiles poreux. Le matériau 5 d’assemblage est formé d’un polymère thermoplastique. Tout autre moyen d’assemblage du feuillet 2 hydrophobe poreux et du feuillet 1 hydrophile poreux sont possibles.
Le feuillet 2 hydrophobe poreux est formé d’un mouchoir en papier jetable modifié par une réaction de greffage covalent d’un chlorure d’acide gras. Le feuillet 2 hydrophobe poreux est perméable à l’air atmosphérique et totalement imperméable à toute composition aqueuse, en particulier imperméable à toute composition aqueuse chargée de particules virales infectieuses.
Dans ce mode de réalisation, chaque feuillet 1 hydrophile poreux est formé d’un mouchoir en papier jetable non modifié ou d’au moins une partie d’épaisseur d’un mouchoir en papier jetable. Chaque feuillet 1 hydrophile poreux présente des propriétés absorbantes telles que la composition aqueuse chargée de particules virales infectieuses retenue par le feuillet 2 hydrophobe poreux sur l’une ou l’autre des deux faces principales 7,8 du dispositif 10 de décontamination est entièrement absorbée par l’un ou l’autre des feuillets 1 hydrophiles poreux situé en face 7 amont ou en face 8 aval du dispositif 10 de décontamination.
Le dispositif 10 de décontamination d’air permet de décontaminer un flux d’air 3 contaminé transporteur de particules virales infectieuses et de former un flux d’air 4 sensiblement décontaminé susceptible de pouvoir être respiré par un individu sain porteur du dispositif 10 de décontamination, sans risque d’infection. Le dispositif 10 de décontamination d’air permet aussi de décontaminer un flux d’air contaminé et transporteur de particules virales infectieuses émis par un individu infecté et susceptible de contamine son environnement et de former un flux d’air sensiblement décontaminé susceptible de pouvoir être respiré par tout individu sain non porteur d’un dispositif 10 de décontamination, sans risque d’infection de cet individu sain.
Mais le dispositif 10 de décontamination d’air permet également et de façon très avantageuse de retenir les particules virales infectieuses dans l’un ou l’autre des premier et deuxième feuillet s1 hydrophiles poreux et/ou dans l’espace séparant le feuillet 2 hydrophobe poreux et l’un et l’autre des premier et deuxième feuillets 1 hydrophiles poreux, en évitant une contamination des personnes évoluant autour de l’individu porteur du dispositif 10 de décontamination d’air et du fait de cette décontamination.
Le dispositif 10 de décontamination d’air représenté en figure 4 est un masque de protection respiratoire dimensionné pour pouvoir couvrir la bouche, le nez et le menton d’un individu. Il comprend un organe 11 de filtration formé un matériau filtrant selon l’invention, et des moyens 9 d’ajustement de cet organe 11 de filtration sur cet individu. Les moyens 9 d’ajustement de l’organe 11 de filtration sont formés de deux liens montés solidaires de l’organe 11 de filtration permettant de maintenir l’organe 11 de filtration en application sur le visage d’un individu.
Exemple 1 – Imperméabilité à l’eau du matériau filtrant selon l’invention – Préparation d’un feuillet hydrophobe poreux selon l’invention. On dissocie en deux groupes de deux sous-couches, les quatre sous-couches formant un mouchoir en papier jetable (Kleenex®, Kimberly-Clark Corporation) carré de dimensions 21 cm x 21 cm. Chaque groupe de deux sous-couches forme un feuillet hydrophile poreux selon l’invention. Chaque feuillet hydrophile poreux formé à partir d’un mouchoir en papier jetable présente une masse de 1g chacun (22 g / m2). On trempe l’un des feuillets hydrophiles poreux dans une solution de chlorure d’acide stéarique dans l’éther de pétrole 100-150. Le rapport de la masse de chlorure d’acide stéarique sur la masse d’éther de pétrole 100-150 est 0,5%. La quantité de solution retenue par le feuillet hydrophile poreux est de 1,5 g et la quantité de chlorure d’acide stéarique retenue est de 0,015 g, correspondant à 1,5 % de la masse du feuillet hydrophile poreux. On laisse la plus grande partie du solvant s’évaporer spontanément sous une hotte aspirante et on place ensuite le feuillet hydrophile poreux dans une étuve ventilée portée à 150°C. On laisse la réaction se dérouler pendant 2 minutes, ce par quoi on forme un feuillet hydrophobe poreux à partir d’un mouchoir jetable. À défaut d’étuve ventilée, rien n’empêche d’utiliser un sèche-cheveux pour entrainer l’acide chlorhydrique formé lors de la réaction (en déplaçant l’équilibre de la réaction d’acylation), pour chauffer le feuillet hydrophile poreux, former du chlorure d’acide stéarique à l’état gazeux et permettre la formation du feuillet hydrophobe poreux par réaction du chlorure d’acide stéarique à l’état gazeux sur le feuillet hydrophile poreux.
À titre comparatif, on prépare un feuillet hydrophile poreux formé de deux sous-couches d’une feuille de papier toilette de dimension 12 cm x 10 cm et de grammage de 41 g / m2. La masse du feuillet hydrophile poreux est de 0,5 g. On trempe le feuillet hydrophile poreux dans une solution de chlorure d’acide stéarique dans l’éther de pétrole 100-150. Le rapport de la masse de chlorure d’acide stéarique sur la masse d’éther de pétrole 100-150 est 1 %. La quantité de solution retenue par le feuillet hydrophile poreux est de 0,8 g et la quantité de chlorure d’acide stéarique retenue est de 0,008g correspondant à 1,6% de la masse du feuillet hydrophile poreux. On laisse la plus grande partie du solvant s’évaporer spontanément sous une hotte aspirante et on place ensuite le feuillet hydrophile poreux dans une étuve ventilée portée à 150°C. On laisse la réaction se dérouler pendant 2 minutes, ce par quoi on forme un feuillet hydrophobe poreux à partir de papier toilette.
On prépare une première poche, dite poche de mouchoir, en suspendant par ses quatre coins, le feuillet hydrophobe poreux préparé à partir du mouchoir. On prépare de façon similaire une deuxième poche, dite poche de papier toilette, en suspendant par ses quatre coins, le feuillet hydrophobe poreux préparé à partir du papier toilette. On verse la même quantité d’eau dans ladite poche de mouchoir et dans ladite poche de papier toilette. Aucune des deux poches d’eau ne fuit instantanément. Ladite poche de mouchoir apparait parfaitement étanche sur une période supérieure à 4 jours. Ladite poche de papier toilette perd la totalité de l’eau au bout de 24 heures.
Exemple 2 - Angle de contact. On traite comme décrit à l’exemple 1, un feuillet hydrophile poreux formé de deux des quatre sous-couches formant un mouchoir en papier jetable (Kleenex®, Kimberly-Clark Corporation) carré de dimensions 21 cm x 21 cm. On traite le feuillet hydrophile poreux avec une solution de chlorure d’acide béhénique dans l’éther de pétrole 100-150. Le rapport de la masse de chlorure d’acide béhénique sur la masse d’éther de pétrole 100-150 est de 0,75%. La température du four est portée à 160°C. On forme un feuillet hydrophobe poreux à partir de mouchoir en papier jetable. On dépose une goutte d’eau distillée de 200µL sur la surface du feuillet hydrophobe poreux. La goutte reste formée en surface du feuillet hydrophobe poreux sans s’étaler. L’angle de contact est donc proche de 180°.
Exemple 3 – Masque de décontamination d’air par filtration. On prépare un feuillet hydrophobe poreux tel que décrit à l’exemple 1. On prépare aussi un feuillet hydrophile poreux comprenant une sous-couche unique des quatre sous-couches formant un mouchoir en papier jetable (Kleenex®, Kimberly-Clark Corporation) carré de dimensions 21 cm x 21 cm. On superpose le feuillet hydrophobe poreux et le feuillet hydrophile poreux ainsi formés et on intercale entre les bords du feuillet hydrophobe poreux et du feuillet hydrophile poreux un gaze de polymère thermo-fusible, du type d’une gaze utilisée pour la confection d’ourlets. On assemble par collage les feuillets hydrophobe et hydrophile poreux par chauffage au moyen d’un fer à repasser chaud. Le matériau filtrant formé comprend un feuillet hydrophobe poreux formé à partir de deux sous-couches d’un mouchoir en papier jetable et un feuillet hydrophile poreux formé d’une unique sous-couche d’un mouchoir en papier jetable. Le matériau filtrant selon l’invention est plissé puis agrafé à deux de ses extrémités opposées avec des éléments élastiques pour former un masque de décontamination d’air par filtration selon l’invention. Le masque de décontamination est prêt à l’emploi. Il est possible de l’utiliser avec le feuillet hydrophile poreux dirigé vers l’individu porteur du masque de décontamination ou avec le feuillet hydrophobe poreux dirigé vers l’individu porteur du masque de décontamination, selon qu’une protection de l’individu vis-à-vis de l’environnement soit recherchée (feuillet hydrophile poreux orienté vers l’extérieur) ou qu’une protection de l’environnement vis-à-vis de de l’individu soit recherchée (feuillet hydrophile poreux orienté vers l’individu).
Exemple 4 – Variante de masque de décontamination d’air par filtration en forme de « bec de canard ». On choisit un dispositif de filtration en papier du type « filtre à café N°4 ». On réalise dans le papier un grand nombre de trous de petites dimensions de façon à rendre le filtre à café poreux en préservant sa rigidité mécanique. On recouvre les deux faces externes du filtre à café avec des pièces de matériau filtrant tel que décrit à l’exemple 1 et dimensionnées en conséquence, en interposant entre le papier du filtre à café et la bordure de chaque pièce de matériau filtrant une bande de gaze de polymère thermo-fusible sur les bords du filtre à café. On réalise l’assemblage par collage à chaud au moyen d’un fer à repasser chaud. On agrafe ensuite des éléments élastiques de part et d’autre du filtre. Le masque de décontamination d’air est prêt à l’emploi.
Exemple 5 – Réalisation d’un mouchoir filtrant, étanche et absorbant. On réalise un feuillet hydrophobe poreux comprenant deux sous-couches d’un mouchoir papier jetable (Kleenex®, Kimberly-Clark Corporation) comportant quatre sous-couches, comme décrit à l’exemple 1. On superpose le feuillet hydrophobe poreux ainsi formé avec un feuillet hydrophile poreux formé de deux sous-couches d’un mouchoir papier jetable comportant quatre sous-couches. On interpose une bande de gaze fusible entre les bordures des deux feuillets hydrophobe et hydrophile poreux et on réalise l’assemblage par collage à chaud par application d’un fer à repasser chaud. Le mouchoir est prêt à l’emploi.
Exemple 6 - Réalisation d’une deuxième variante d’un mouchoir étanche et absorbant de haute capacité de filtration. On réalise le traitement hydrophobe tel que décrit à l’exemple 1 sur un mouchoir complet comprenant quatre sous-couches de façon à former un feuillet hydrophobe poreux comprenant quatre sous-couches. On superpose le feuillet hydrophobe formé avec un feuillet hydrophile poreux formé des quatre sous-couches de papier d’un mouchoir papier jetable. On interpose une bande de gaze fusible entre les bordures des deux feuillets hydrophobe et hydrophile poreux et on réalise l’assemblage par collage à chaud par application d’un fer à repasser chaud. Un mouchoir de décontamination de haute capacité de filtration est prêt à l’emploi.
Exemple 7 - Réalisation d’un gant étanche et absorbant. On réalise deux pièces de matériau filtrant telles que décrites aux exemples 1, 3, 5 ou 6. On découpe deux formes de main images l’une de l’autre au moyen d’un emporte-pièce. On interpose une bande de gaze de matériau thermo-fusible en bordure des pièces découpées. On réalise l’assemblage par collage à chaud par application d’un fer à repasser chaud. Alternativement, rien n’empêche par exemple d’utiliser une imprimante 3D pour déposer tout autour de la forme, une bande d’un matériau thermo-fusible.
Exemple 8 - Réalisation artisanale d’un masque de protection tel qu’illustré en figure 4. On prépare une pièce de matériau filtrant selon l’invention sous la forme d’un mouchoir en papier jetable formant un organe 11 de filtration d’air. Dans une première étape, on replie l’un des bords du mouchoir de façon à former un ourlet d’accueil d’un tronçon d’un matériau solide déformable non sensiblement élastique et d’un cordon d’ajustement de cet organe de filtration sur un individu. Le tronçon de matériau solide déformable non sensiblement élastique peut être un fil de cuivre, notamment un fil de cuivre muni d’une gaine protectrice. Le diamètre du fil de cuivre en section droite transversale est de préférence compris entre 1 mm et 1,5 mm de façon à permettre le maintien du masque de protection sur le nez de l’individu. Le cordon d’ajustement peut être un cordon textile élastique ou non. On scelle l’ourlet par thermocollage au moyen d’une bande de gaze thermo-fusible. Tout autre moyen de scellement peut être utilisé, par exemple des agrafes. On ramène ensuite l’un sur l’autre les deux coins de la pièce de matériau filtrant opposés au bord ourlé en superposant l’une sur l’autre les deux parties de bords formées du fait de ce repliement. On sécurise cette superposition par repliement longitudinal et blocage du pli sécurisé formé au moyen d’agrafes ou d’un organe d’assemblage du type « trombone ». Rien n’empêche bien sûr de sécuriser cette superposition par collage. Le dispositif de protection est un masque en forme de cône qui s'adapte parfaitement au visage. Le câble électrique permet un ajustement du masque et son maintien sur le nez. Il est possible d’adapter la profondeur du masque par ajustement du repliement longitudinal. On obtient un dispositif de protection présentant une haute efficacité de filtration d’excrétions aqueuses liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires pouvant être obtenu à faible coût à partir d’un mouchoir en papier jetable.
L’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, il va de soi que sauf indication contraire les différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles de chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou étroitement et/ou inextricablement liées les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. En outre, les caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l’objet en tout ou partie de toute juxtaposition différente ou de toute combinaison différente.

Claims (15)

  1. Matériau filtrant perméable à l’air et imperméable aux excrétions aqueuses liquides humaines buccales, nasales et/ou oculaires comprenant au moins une liasse, dite liasse hydrophobe, d’au moins deux feuillets hydrophobes superposés et formés chacun de papier poreux, de grammage inférieur à 30 g/m2, chaque feuillet hydrophobe étant formé de fibres de cellulose, dites fibres de cellulose réticulées, liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation,
    caractérisé en ce qu’au moins une partie des hydroxyles desdites fibres de cellulose réticulées non engagés dans des liaisons hydrogène et accessibles aux gaz forment une liaison covalente avec un groupement acyle à chaîne hydrophobe.
  2. Matériau selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comprend au moins une liasse, dite liasse (1) hydrophile, d’au moins un feuillet formé de papier hydrophile poreux et de grammage inférieur à 30 g/m2, ledit au moins un feuillet de papier hydrophile poreux étant formé de fibres de cellulose, liées entre elles au moins par des liaisons hydrogène ;
    ladite au moins une liasse (2) hydrophobe et ladite au moins une liasse (1) hydrophile étant superposées les unes sur les autres de façon à former un empilement de feuillets poreux superposés adapté pour pouvoir être traversé par un flux d’air (3) à filtrer, ce par quoi l’air du flux d’air traversant le matériau filtrant est filtré, et ;
    au moins une liasse (1) hydrophile formant une face principale libre (7) de l’empilement de feuillets poreux superposés, ladite face principale libre (7) étant une face libre de réception du flux d’air (3) à filtrer.
  3. Matériau selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacune des deux faces libres (7,8) de l’empilement de feuillets poreux superposés est formée d’une liasse (1) hydrophile, au moins une liasse (2) hydrophobe étant interposée entre les liasses (1) hydrophiles formant les deux faces libres (7,8) de l’empilement de feuillets poreux superposés.
  4. Matériau selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que au moins deux feuillets de ladite liasse (2) hydrophobe sont assemblés par au moins un matériau, dit matériau (5) d’assemblage, solide perméable comprenant au moins un polymère thermoplastique.
  5. Matériau selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’au moins un polymère thermoplastique est choisi dans le groupe formé des polyéthylènes, des polypropylènes, des polyamides, des acides poly-L-lactiques.
  6. Matériau selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le polymère thermoplastique s’étend uniquement en bordure périphérique de l’empilement de feuillets poreux superposés.
  7. Matériau selon l’une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu’au moins un groupement acyle à chaine hydrophobe est choisi dans le groupe formé d’un groupe palmityle, d’un groupe stéaryle et d’un groupe béhényle.
  8. Matériau selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque feuillet de l’empilement de feuillets poreux superposés est formé d’une partie d’épaisseur d’un mouchoir en papier jetable.
  9. Dispositif (10) de décontamination d’air par filtration comprenant :
    • un organe (11) de filtration comprenant un matériau filtrant selon l’une des revendications 1 à 8, et ;
    • des moyens (9) d’ajustement de cet organe de filtration sur un individu.
  10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’organe (11) de filtration est dimensionné pour pouvoir couvrir au moins la bouche et le nez d’un individu porteur du dispositif (10) de décontamination d’air, le dispositif (10) de décontamination d’air présentant une forme de masque, de cagoule, de capuche, de passe-montagne, de blouse, de tunique, de mouchoir.
  11. Procédé de fabrication d’un matériau filtrant selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel :
    • on choisit au moins deux premiers feuillets formés chacun de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2, chaque premier feuillet étant formé de fibres de cellulose, dites fibres de cellulose réticulées, liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation ;
    • on soumet lesdits au moins deux premiers feuillets poreux à une réaction d’acylation des fibres de cellulose de façon à former au moins deux premiers feuillets hydrophobes poreux, lors de laquelle ;
      • on imprègne chaque premier feuillet avec au moins un chlorure d’acide gras ;
      • on applique sur chaque premier feuillet un flux de composition gazeuse porté à une température apte à permettre ladite réaction d’acylation entre la cellulose de chaque premier feuillet et au moins un chlorure d’acide gras à l’état gazeux, ce par quoi sont formés au moins deux feuillets hydrophobes poreux formés de fibres de cellulose ;
        • liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation, et ;
        • dans lesquelles au moins une partie -notamment la totalité- des hydroxyles non engagés dans une liaison hydrogène ou dans une liaison covalente avec ledit au moins un groupement d’atomes de réticulation forment une liaison covalente avec un groupement acyle à chaîne hydrophobe, puis ;
    • on forme ladite au moins une liasse (2) hydrophobe du matériau filtrant par empilement desdits au moins deux premiers feuillets hydrophobes poreux.
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que :
    • on choisit au moins un deuxième feuillet hydrophile formé de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2, chaque deuxième feuillet étant constitué de fibres de cellulose liées entre elles par des liaisons hydrogène et par des liaisons covalentes formées avec au moins un groupement d’atomes de réticulation ;
    • on forme ladite au moins une liasse (1) hydrophile par empilement de chaque deuxième feuillet hydrophile, et ;
    • on superpose ladite au moins une liasse (2) hydrophobe et ladite au moins une liasse hydrophile de façon à former un empilement de feuillets poreux superposés de façon qu’au moins une liasse (1) hydrophile forme une face libre (7) de l’empilement de feuillets poreux superposés et du matériau filtrant.
  13. Procédé selon l’une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu’on réalise une étape d’assemblage d’au moins deux feuillets poreux de l’empilement de feuillets poreux superposés, par thermocollage avec au moins un matériau, dit matériau (5) d’assemblage, solide perméable comprenant au moins un polymère thermoplastique.
  14. Procédé selon l’une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que chaque premier feuillet formés chacun de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2 et chaque deuxième feuillet formés chacun de papier poreux de grammage inférieur à 30 g/m2est formé d’une partie d’épaisseur d’un mouchoir en papier jetable.
  15. Procédé selon l’une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu’on réalise une mise en forme du matériau filtrant, ce par quoi on forme un dispositif (10) de décontamination d’air par filtration.
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US4107426A (en) * 1976-07-06 1978-08-15 Roy Gerald Gordon Process for treating cellulose
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