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FR3111646A1 - Process for manufacturing a set of fibers comprising a fluorinated copolymer based on VDF - Google Patents

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FR3111646A1
FR3111646A1 FR2006472A FR2006472A FR3111646A1 FR 3111646 A1 FR3111646 A1 FR 3111646A1 FR 2006472 A FR2006472 A FR 2006472A FR 2006472 A FR2006472 A FR 2006472A FR 3111646 A1 FR3111646 A1 FR 3111646A1
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FR
France
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liquid
vdf
mpa
process according
solution
Prior art date
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Ceased
Application number
FR2006472A
Other languages
French (fr)
Inventor
Fabrice Domingues Dos Santos
Manuel Hidalgo
Mathilde KOCH
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Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
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Priority to PCT/FR2021/051088 priority patent/WO2021255390A1/en
Priority to US18/002,156 priority patent/US20230226501A1/en
Priority to PCT/FR2021/051089 priority patent/WO2021255391A1/en
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Abstract

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un voile non-tissé de fibres comprenant : a) la fourniture d’une solution, respectivement d’une dispersion homogène, comprenant au moins un polymère fluoré dans un véhicule liquide, ledit polymère fluoré étant à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF); et, b) l’électrofilage de la solution, respectivement de la dispersion homogène, pour former ledit voile ; ladite solution, respectivement ladite dispersion homogène, étant caractérisée en ce que le véhicule liquide comprend au moins 50% en poids d’un (premier) liquide ayant un paramètre de solubilité de Hansen δp supérieur ou égal à 7 MPa1/2 et a une température d’ébullition supérieure à 100°C ; le véhicule liquide ne comprenant pas de diméthylsulfoxyde (DMSO), et n’étant pas considéré, de par ses constituants, comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction. Figure pour l’abrégé : figure 1The invention relates to a method for manufacturing a nonwoven web of fibers comprising: a) providing a solution, respectively a homogeneous dispersion, comprising at least one fluorinated polymer in a liquid vehicle, said fluorinated polymer being based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF); and, b) electrospinning the solution, respectively the homogeneous dispersion, to form said web; said solution, respectively said homogeneous dispersion, being characterized in that the liquid vehicle comprises at least 50% by weight of a (first) liquid having a Hansen solubility parameter δp greater than or equal to 7 MPa1/2 and has a temperature boiling above 100°C; the liquid vehicle not comprising dimethyl sulfoxide (DMSO), and not being considered, by virtue of its constituents, as carcinogenic, mutagenic or toxic for reproduction. Figure for the abstract: Figure 1

Description

Procédé de fabrication d’un ensemble de fibres comprenant un copolymère fluoré à base de VDFProcess for manufacturing a set of fibers comprising a fluorinated copolymer based on VDF

L'invention concerne le domaine des procédés de fabrication d’un voile de fibres comprenant des fibres d’un polymère à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF), notamment d’un voile de fibres de PVDF, par électrofilage d’une solution ou d’une dispersion homogène.The invention relates to the field of methods for manufacturing a web of fibers comprising fibers of a polymer based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF), in particular a web of PVDF fibers, by electrospinning of a homogeneous solution or dispersion.

L'invention concerne également le domaine des voiles de fibres susceptibles d’être obtenus par ces procédés.The invention also relates to the field of webs of fibers likely to be obtained by these processes.

L’invention concerne enfin des formulations de solutions ou de dispersions homogènes d’un polymère à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF), notamment d’un PVDF, ces dernières étant particulièrement adaptées à une utilisation dans un procédé d’électrofilage.The invention finally relates to formulations of solutions or homogeneous dispersions of a polymer based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF), in particular from a PVDF, the latter being particularly suitable for use in a process for electrospinning.

Art antérieurPrior art

L’électrofilage, également connu sous sa traduction anglaise : electrospinning, ou encore filature par voie électrostatique, est un procédé électrohydrodynamique bien connu, permettant de fabriquer des fibres de polymères de petites tailles, notamment des fibres de diamètre allant de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs centaines de nanomètres.Electrospinning, also known by its English translation: electrospinning, or electrostatic spinning, is a well-known electrohydrodynamic process, making it possible to manufacture small-size polymer fibers, in particular fibers with a diameter ranging from a few tens of nanometers to several hundred nanometers.

Lorsqu'une tension électrique suffisamment haute est appliquée à une gouttelette de polymère dans un solvant, la gouttelette se charge ; la force de répulsion électrostatique s'oppose alors à la tension de surface forçant la gouttelette à s'étirer, jusqu’à former un cône, appelé « cône de Taylor. Un jet chargé électriquement est éjecté du sommet du cône de Taylor puis accéléré par le champ électrique. Le jet s’étend dans la direction du champ électrique et s’amincit lors de son déplacement vers une électrode de collecte. L’extension du jet et son amincissement s’accompagnent d’une évaporation substantielle, voire quasi-totale, du solvant, ce qui permet la solidification de fibres de polymères. Les fibres issues du jet sont récupérées sur l’électrode de collecte ou sur un substrat à part entière à la fin de leur parcours.When a sufficiently high electrical voltage is applied to a polymer droplet in a solvent, the droplet becomes charged; the electrostatic repulsion force then opposes the surface tension forcing the droplet to stretch, until it forms a cone, called a "Taylor cone". An electrically charged jet is ejected from the top of the Taylor cone and then accelerated by the electric field. The jet expands in the direction of the electric field and thins as it travels towards a collecting electrode. The extension of the jet and its thinning are accompanied by a substantial, even almost total, evaporation of the solvent, which allows the solidification of polymer fibers. The fibers from the jet are collected on the collection electrode or on a full-fledged substrate at the end of their journey.

L’électrofilage permet d’obtenir des fibres de diamètres suffisamment petits pour obtenir des voiles de fibres et/ou des membranes les comprenant utilisables pour la filtration de fluides, notamment pour la filtration d’aérosols, assurant à la fois une bonne efficacité de filtration et une bonne perméabilité.Electrospinning makes it possible to obtain fibers of diameters small enough to obtain veils of fibers and/or membranes comprising them which can be used for the filtration of fluids, in particular for the filtration of aerosols, ensuring both good filtration efficiency and good permeability.

On distingue habituellement trois mécanismes physiques principaux par lequel un élément filtrant permet de limiter le passage d’aérosols portés par un flux gazeux. Deux sont liés à des effets mécaniques, le troisième à des effets électrostatiques. Le premier effet, « l’impact », est celui observé lorsque des particules ont des dimensions proches de celle de la taille des pores, et sont ainsi bloquées par impact avec les fibres.There are usually three main physical mechanisms by which a filter element makes it possible to limit the passage of aerosols carried by a gas flow. Two are related to mechanical effects, the third to electrostatic effects. The first effect, “impact”, is that observed when particles have dimensions close to that of the size of the pores, and are thus blocked by impact with the fibres.

Le second effet, « la diffusion », est lié au fait que les particules diffusantes ont une composante brownienne dans leur déplacement et sont ainsi susceptibles d’entrer en contact et d’adhérer au fibres. Ce mécanisme permet d’empêcher le passage de particules de tailles inférieures à la dimension des pores.The second effect, "diffusion", is linked to the fact that the scattering particles have a Brownian component in their movement and are thus likely to come into contact with and adhere to the fibres. This mechanism makes it possible to prevent the passage of particles of sizes smaller than the dimension of the pores.

Le troisième effet, « l’induction », est associé à des phénomènes électrostatiques. Si les particules à filtrer sont chargées ou polarisables, elles sont susceptibles d’être attirées par des fibres possédant elles même des charges ou des dipôles. Ce troisième effet permet de limiter le passage de particules dont les dimensions sont significativement inférieures à la taille de pores. Il est d’autant plus marqué que les fibres ont un petit diamètre.The third effect, "induction", is associated with electrostatic phenomena. If the particles to be filtered are charged or polarizable, they are likely to be attracted by fibers which themselves have charges or dipoles. This third effect makes it possible to limit the passage of particles whose dimensions are significantly smaller than the pore size. It is all the more marked as the fibers have a small diameter.

Le poly(fluorure de vinylidène), plus communément appelé PVDF, permet d’obtenir des membranes hydrophobes et résistantes chimiquement. Le PVDF est un polymère thermoplastique semi-cristallin, qui présente un polymorphisme, à savoir qu’il peut cristalliser sous différentes phases cristallines : α, β, γ et δ. L’enchaînement des conformations, trans (T) ou gauche (G), le long des chaînes ainsi que l’arrangement des chaînes entre-elles dans le cristal (symétrie) définissent la phase ainsi que son caractère polaire ou non polaire.Poly(vinylidene fluoride), more commonly known as PVDF, makes it possible to obtain hydrophobic and chemically resistant membranes. PVDF is a semi-crystalline thermoplastic polymer, which presents a polymorphism, namely that it can crystallize under different crystalline phases: α, β, γ and δ. The sequence of conformations, trans (T) or left (G), along the chains as well as the arrangement of the chains between them in the crystal (symmetry) define the phase as well as its polar or non-polar character.

La phase alpha peut être décrite par des enchaînements de conformation TGTḠ (Trans Gauche + Trans Gauche -). C’est la seule phase apolaire.The alpha phase can be described by TGTḠ (Trans Left + Trans Left -) conformation sequences. This is the only apolar phase.

La phase beta peut être décrite par des enchaînements de conformations uniquement « trans » (T) le long des chaînes, elles-mêmes ordonnées dans une maille orthorhombique non centro-symétrique. La phase beta est la phase la plus polaire.The beta phase can be described by sequences of only "trans" (T) conformations along the chains, themselves ordered in a non-centrosymmetric orthorhombic cell. The beta phase is the most polar phase.

Il existe des intermédiaires entre la phase alpha et la phase beta, notamment la phase gamma, qui peut être décrite par des enchaînements de conformation T3GT3Ḡ. Elle est polaire mais beaucoup moins que la phase beta. La phase delta est également polaire mais n’a été que très peu étudiée.There are intermediates between the alpha phase and the beta phase, notably the gamma phase, which can be described by T3GT3Ḡ conformation sequences. It is polar but much less than the beta phase. The delta phase is also polar but has been little studied.

Les phases polaires, notamment la phase la plus polaire beta, présentent d’importantes propriétés ferroélectriques. Ceci signifie que l’application au matériau d’un champ électrique à une valeur supérieure à un champ caractéristique appelé champ coercitif (Ec), permet l’orientation des dipôles formés par les liaisons C-F dans la même direction. Cette orientation des dipôles, suffisamment stable dans le temps du fait des propriétés ferroélectriques, confère au matériau une polarisation rémanente à champ électrique nul. Ainsi, la présence de phase beta dans les fibres de PVDF est particulièrement intéressante pour des applications de filtration d’aérosols car ceci permet de générer des charges liées au matériau et donc d’augmenter l’efficacité électrostatique (efficacité électrostatique supérieure par rapport à des fibres de matériaux diélectriques non ferroélectriques).Polar phases, especially the most polar beta phase, exhibit important ferroelectric properties. This means that the application to the material of an electric field at a value greater than a characteristic field called the coercive field (Ec), allows the orientation of the dipoles formed by the C-F bonds in the same direction. This orientation of the dipoles, sufficiently stable over time due to the ferroelectric properties, gives the material a remanent polarization at zero electric field. Thus, the presence of beta phase in the PVDF fibers is particularly interesting for aerosol filtration applications because this makes it possible to generate charges linked to the material and therefore to increase the electrostatic efficiency (higher electrostatic efficiency compared to fibers of non-ferroelectric dielectric materials).

Il est connu de Andrew & al. (voir: Effect of electrospinning on the ferroelectric phase content of polyvinylidene difluoride fibers. Langmuir, 2008, vol. 24, no 3, p. 670-672), l’électrofilage de solutions de PVDF dans le diméthylformamide (DMF). En faisant varier certains paramètres du procédé, en l’occurrence la concentration en PVDF dans la solution et la tension appliquée lors de l’électrofilage, les auteurs arrivent à obtenir un voile de fibres en PVDF ayant une cristallinité de 49% à 58%, le pourcentage de phase beta dans la phase cristalline étant d’au plus 75%. Ainsi, les fibres obtenues ont un taux de phase beta de 37% à 47% en poids par rapport au poids de fibres.It is known from Andrew & al. (see: Effect of electrospinning on the ferroelectric phase content of polyvinylidene difluoride fibers. Langmuir, 2008, vol. 24, no 3, p. 670-672), the electrospinning of PVDF solutions in dimethylformamide (DMF). By varying certain process parameters, in this case the PVDF concentration in the solution and the voltage applied during electrospinning, the authors manage to obtain a web of PVDF fibers with a crystallinity of 49% to 58%, the percentage of beta phase in the crystalline phase being at most 75%. Thus, the fibers obtained have a beta phase content of 37% to 47% by weight relative to the weight of fibers.

Il est connu de Baqueri & al. (voir : Influence of processing conditions on polymorphic behavior, crystallinity, and morphology of electrospun poly (Vinylidene fluoride) nanofibers. Journal of Applied Polymer Science, 2015, vol. 132, no 30) l’électrofilage de solutions de PVDF à une concentration de 20% en poids dans du DMF. Les auteurs arrivent à obtenir avec un débit d’électrofilage de 0,5 mL/h et une tension appliquée lors de l’électrofilage de 13 kV, un voile de fibres en PVDF ayant une cristallinité de 53%, le pourcentage de phase beta dans la phase cristalline étant d’au plus 83%. Ainsi, les fibres obtenues ont un taux de phase beta de 44% en poids par rapport au poids de fibres. De plus leur diamètre médian est de 55 nm.It is known from Baqueri & al. (see: Influence of processing conditions on polymorphic behavior, crystallinity, and morphology of electrospun poly (Vinylidene fluoride) nanofibers. Journal of Applied Polymer Science, 2015, vol. 132, no 30) electrospinning of PVDF solutions at a concentration of 20% by weight in DMF. The authors manage to obtain, with an electrospinning flow rate of 0.5 mL/h and a voltage applied during the electrospinning of 13 kV, a veil of PVDF fibers having a crystallinity of 53%, the percentage of beta phase in the crystalline phase being at most 83%. Thus, the fibers obtained have a beta phase content of 44% by weight relative to the weight of fibers. Moreover, their median diameter is 55 nm.

Le DMF, est étiqueté « H360D - Peut nuire au fœtus » et « H332 - Nocif par inhalation ». Il est donc considéré comme étant un solvant CMR (Cancérigène, ou Mutagène, ou Toxique pour la reproduction). L’indice CL50 (concentration létale médiane par inhalation) est la concentration d'une substance, déduite statistiquement, qui devrait provoquer au cours d'une exposition ou, après celle-ci, pendant une période définie, la mort de 50 % des animaux exposés pendant une durée déterminée. Des études ont montrées que le CL50 du DMF chez le rat était de : 9400 ppm/2h – 15.000 mg/m3. Ainsi, l’utilisation de DMF pour fabriquer des ensembles de fibres par électrofilage en solution présente donc plusieurs risques/désavantages. Un premier risque se situe pour l’opérateur étant amené à manipuler le DMF pour le procédé d’électrofilage en solution. En outre, comme expliqué, le solvant est amené à être évaporé en quasi-totalité, idéalement en totalité. Ainsi de grandes quantités de solvants sont amenées à se retrouver dans l’atmosphère environnant du procédé d’électrofilage et doivent être traitées avec une attention extrême. Enfin, si l’ensemble de fibres est destiné à être en contact avec l’Homme de par son utilisation, par exemple si l’ensemble de fibres est destiné à être utilisé comme membrane d’un masque de filtration de l’air ou d’un respirateur, des quantités même infimes de solvant dans les fibres, causées notamment par une évaporation incomplète lors du procédé d’électrofilage, n’est pas souhaitable.DMF is labeled "H360D - May damage the unborn child" and "H332 - Harmful by inhalation". It is therefore considered to be a CMR solvent (Carcinogenic, or Mutagenic, or Toxic for reproduction). The LC50 index (median lethal concentration by inhalation) is the concentration of a substance, statistically deduced, which should cause during an exposure or, after this one, during a defined period, the death of 50% of the animals exhibited for a specified period. Studies have shown that the CL50 of DMF in rats was: 9400 ppm/2h – 15,000 mg/m3. Thus, the use of DMF to manufacture fiber assemblies by solution electrospinning therefore presents several risks/disadvantages. A first risk is for the operator who has to handle the DMF for the solution electrospinning process. Further, as explained, the solvent is caused to be evaporated almost entirely, ideally entirely. Thus large quantities of solvents end up in the atmosphere surrounding the electrospinning process and must be treated with extreme care. Finally, if the set of fibers is intended to be in contact with humans through its use, for example if the set of fibers is intended to be used as the membrane of an air filtration mask or In a respirator, even minute amounts of solvent in the fibers, caused in particular by incomplete evaporation during the electrospinning process, are undesirable.

Il existe donc un besoin de fournir des procédés d’électrofilage utilisant un véhicule liquide n’étant pas considéré, de par ses constituants, comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction.There is therefore a need to provide electrospinning processes using a liquid vehicle which is not considered, by virtue of its constituents, to be carcinogenic, mutagenic or toxic for reproduction.

Il existe également un besoin de fournir des procédés d’électrofilage permettant d’obtenir des voiles de fibres ayant une proportion de phase beta par rapport au poids de fibres plus important afin d’améliorer les propriétés ferroélectriques du voile.There is also a need to provide electrospinning processes that make it possible to obtain webs of fibers having a greater proportion of beta phase relative to the weight of fibers in order to improve the ferroelectric properties of the web.

Enfin, à cause des risques de toxicité des nano-objets pour l’Homme, il existe également un besoin de fournir des procédés d’électrofilage permettant d’obtenir des voiles de fibres ne contenant pas ou ne contenant que très peu de fibres de diamètre inférieur ou égal à 0,1 µm.Finally, because of the risks of toxicity of nano-objects for humans, there is also a need to provide electrospinning processes making it possible to obtain veils of fibers not containing or containing only very few fibers of diameter less than or equal to 0.1 µm.

GEE & al. (voir : Optimizing electrospinning parameters for piezoelectric PVDFGEE & al. (see: Optimizing electrospinning parameters for piezoelectric PVDF

ont comparé l’électrofilage d’une solution de PVDF dans un mélange DMF:acétone 60:40 (v:v) et un mélange DMSO:acétone 60:40 (v:v). Le DMSO a pour avantage de ne pas présenter de caractère nocif comme le DMF. Néanmoins, Gee & al. ont conclu leur étude par le fait que les membranes électrofilées à l’aide du mélange DMSO:acétone n’étaient pas aussi satisfaisante que celles obtenues par le mélange DMF:acétone. Ils ont notamment remarqué une augmentation sensible du diamètre médian des fibres, la présence de phase gamma avec de la phase beta et une augmentation de la densité de fibres.compared the electrospinning of a PVDF solution in a 60:40 (v:v) DMF:acetone mixture and a 60:40 (v:v) DMSO:acetone mixture. DMSO has the advantage of not presenting any harmful character like DMF. Nevertheless, Gee & al. concluded their study by the fact that the membranes electrospun using the DMSO:acetone mixture were not as satisfactory as those obtained by the DMF:acetone mixture. In particular, they noticed a significant increase in the median diameter of the fibers, the presence of gamma phase with beta phase and an increase in fiber density.

En outre le DMSO peut avoir une odeur jugée désagréable, souvent décrite comme alliacée. Il n’est donc notamment pas souhaitable de l’utiliser comme solvant pour l’électrofilage de membranes destinées à être utilisées dans des appareils filtrants de protection respiratoire car ce dernier pourrait être ressenti par l’utilisateur, même sous forme de trace.In addition, DMSO can have an odor considered unpleasant, often described as garlic. It is therefore particularly undesirable to use it as a solvent for the electrospinning of membranes intended for use in filtering respiratory protection devices because the latter could be felt by the user, even in the form of a trace.

ObjectifsGoals

Un objectif de l’invention est de proposer un procédé qui permette de fabriquer un voile non-tissé de fibres de polymère(s) fluoré(s) à l’aide d’un véhicule liquide n’étant pas considéré de par ses constituants comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction et ne comprenant pas de DMSO.An object of the invention is to propose a method which makes it possible to manufacture a nonwoven web of fibers of fluorinated polymer(s) using a liquid vehicle which is not considered by its constituents as carcinogenic, neither mutagenic nor toxic for reproduction and does not include DMSO.

Un autre objectif est de proposer, au moins selon certains modes de réalisation, un procédé permettant d’obtenir un voile et/ou une membrane adaptés pour la filtration d’air, notamment pour la filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques.Another objective is to propose, at least according to certain embodiments, a process making it possible to obtain a veil and/or a membrane suitable for air filtration, in particular for the filtration of nano and/or sub-micron aerosols .

Un autre objectif est de proposer, au moins selon certains modes de réalisation,Another object is to provide, at least according to certain embodiments,

un procédé qui permette de fabriquer un voile non-tissé de fibres de polymère(s) fluoré(s), dont les fibres ont des propriétés ferroélectriques améliorées.a process which makes it possible to manufacture a non-woven veil of fibers of fluorinated polymer(s), the fibers of which have improved ferroelectric properties.

Un autre objectif de l’invention est de proposer, au moins selon certains modes de réalisation, un procédé permettant d’obtenir un voile et/ou une membrane adaptés pour la filtration d’un air destiné à être respiré, et donc ne présentant aucun danger toxicologique pour la santé humaine et ne présentant pas d’odeur jugée comme désagréable.Another object of the invention is to propose, at least according to certain embodiments, a method making it possible to obtain a web and/or a membrane suitable for the filtration of air intended to be breathed, and therefore presenting no toxicological hazard to human health and does not present an odor deemed to be unpleasant.

Un autre objectif de l’invention est, au moins selon certains modes de réalisation, de proposer un procédé permettant d’obtenir un voile et/ou une membrane destinés à être utilisés comme partie filtrante d’un appareil filtrant de protection respiratoire.Another objective of the invention is, at least according to certain embodiments, to propose a method making it possible to obtain a veil and/or a membrane intended to be used as the filtering part of a filtering device for respiratory protection.

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un voile non-tissé de fibres. Le procédé comprend :The invention relates to a method for manufacturing a non-woven web of fibers. The process includes:

a) la fourniture d’une solution, respectivement d’une dispersion homogène, comprenant au moins un polymère fluoré dans un véhicule liquide,a) the supply of a solution, respectively of a homogeneous dispersion, comprising at least one fluorinated polymer in a liquid vehicle,

ledit polymère fluoré étant à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF); et,said fluorinated polymer being based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF); And,

b) l’électrofilage de la solution, respectivement de la dispersion homogène, pour former ledit voile.b) the electrospinning of the solution, respectively of the homogeneous dispersion, to form said web.

La solution, respectivement la dispersion homogène, est caractérisée en ce que le véhicule liquide comprend au moins 50% en poids d’un (premier) liquide ayant un paramètre de solubilité de Hansen δpsupérieur ou égal à 7 MPa1/2et a une température d’ébullition supérieure à 100°C. En outre, le véhicule liquide ne comprend pas de diméthylsulfoxyde (DMSO), et n’est pas considéré, de par ses constituants, comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction.The solution, respectively the homogeneous dispersion, is characterized in that the liquid vehicle comprises at least 50% by weight of a (first) liquid having a Hansen solubility parameter δ p greater than or equal to 7 MPa 1/2 and a a boiling point above 100°C. In addition, the liquid vehicle does not include dimethyl sulfoxide (DMSO), and is not considered, by virtue of its constituents, to be carcinogenic, nor mutagenic, nor toxic for reproduction.

Selon certains modes de réalisation, le (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 8 MPa1/2à 20 MPa1/2, et préférentiellement de 10 MPa1/2à 19 MPa1/2.According to certain embodiments, the (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 8 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 , and preferably of 10 MPa 1/2 to 19 MPa 1/2 .

Selon certains modes de réalisation, le (premier) liquide est choisi dans la liste constituée de : la cyclopentanone, le diméthyl phtalate, l’acétoacétate d’éthyle, le triéthyl phosphate, le lactate d’éthyle, la gamma-butyrolactone, le propylène carbonate, et leur mélange.According to certain embodiments, the (first) liquid is chosen from the list consisting of: cyclopentanone, dimethyl phthalate, ethyl acetoacetate, triethyl phosphate, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, propylene carbonate, and mixtures thereof.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré est un homopolymère de VDF ; un copolymère ayant un motif de répétition issu du VDF et au moins un motif de répétition issu d’un autre monomère que le VDF, l’autre monomère étant choisi dans la liste constituée de: le fluorure de vinyle (VF), le tétrafluoroéthylène (TFE), le trifluoroéthylène (TrFE), un chlorofluoroéthylène (CFE), un chlorodifluoroéthylène, le chlorotrifluoréthylène (CTFE), le dichlorodifluoroéthylène, un trichlorofluoroéthylène, l’hexafluoropropylène (HFP), un trifluoropropène, un tétrafluoropropène, un chloro-trifluoropropène, l’hexafluoroisobutylène, le perfluorobutyléthylène, un pentafluoropropène, un perfluoroéther, notamment un perfluoroalkylvinyléther, l’éthylène, un monomère acrylique, un monomère méthacrylique et, leur mélange ; ou un mélange d’homopolymère(s) et de copolymère(s).According to some embodiments, the fluoropolymer is a VDF homopolymer; a copolymer having a repeating unit derived from VDF and at least one repeating unit derived from a monomer other than VDF, the other monomer being chosen from the list consisting of: vinyl fluoride (VF), tetrafluoroethylene ( TFE), trifluoroethylene (TrFE), chlorofluoroethylene (CFE), chlorodifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene (CTFE), dichlorodifluoroethylene, trichlorofluoroethylene, hexafluoropropylene (HFP), trifluoropropene, tetrafluoropropene, chloro-trifluoropropene, hexafluoroisobutylene, perfluorobutylethylene, a pentafluoropropene, a perfluoroether, in particular a perfluoroalkylvinylether, ethylene, an acrylic monomer, a methacrylic monomer and their mixture; or a mixture of homopolymer(s) and copolymer(s).

Selon certaines variantes, le (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 15 MPa1/2à 20 MPa1/2, préférentiellement de 15 MPa1/2à 18 MPa1/2. Le premier liquide peut notamment être constitué de la gamma-butyrolactone, du propylène carbonate, ou de leur mélange. Cette variante est particulièrement adaptée lorsque la polymère fluoré comprend un PVDF ou est constitué d’un PVDF.According to certain variants, the (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 15 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 , preferably of 15 MPa 1/2 to 18 MPa 1/2 . The first liquid may in particular consist of gamma-butyrolactone, propylene carbonate, or a mixture thereof. This variant is particularly suitable when the fluorinated polymer comprises a PVDF or consists of a PVDF.

Selon d’autres variantes, le (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 8 MPa1/2à 15 MPa1/2, préférentiellement de 10 MPa1/2à 15 MPa1/2. Le premier liquide peut notamment être constitué de la cyclopentanone, le diméthyl phtalate, l’acétoacétate d’éthyle, le triéthyl phosphate, le lactate d’éthyle, et leur mélange.According to other variants, the (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 8 MPa 1/2 to 15 MPa 1/2 , preferably of 10 MPa 1/2 to 15 MPa 1/2 . The first liquid may in particular consist of cyclopentanone, dimethyl phthalate, ethyl acetoacetate, triethyl phosphate, ethyl lactate, and their mixture.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré comprend ou est constitué de : un P(VDF-TrFE), un P(VDF-HFP), un P(VDF-TFE), un P(VDF-TrFE-CFE), un P(VDF-TrFE-CTFE), un P(VDF-TFE-CFE), un P(VDF-TFE-CTFE), et leur mélange.According to certain embodiments, the fluoropolymer comprises or consists of: a P(VDF-TrFE), a P(VDF-HFP), a P(VDF-TFE), a P(VDF-TrFE-CFE), a P(VDF-TrFE-CTFE), a P(VDF-TFE-CFE), a P(VDF-TFE-CTFE), and mixtures thereof.

Selon certains modes de réalisation, le (premier) liquide est constitué de la cyclopentanone.According to certain embodiments, the (first) liquid consists of cyclopentanone.

Selon certains modes de réalisation, le véhicule liquide comprend au moins un deuxième liquide, le deuxième liquide ayant une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C. Le deuxième liquide peut notamment être choisi parmi la liste constituée de : l’acétone, l’acétate d’éthyle, la 2-butanone, l’eau et leur mélange. Avantageusement, le deuxième liquide est constitué d’acétate d’éthyle ou d’un mélange d’acétate d’éthyle et d’eau.According to certain embodiments, the liquid vehicle comprises at least a second liquid, the second liquid having a boiling point less than or equal to 100°C. The second liquid can in particular be chosen from the list consisting of: acetone, ethyl acetate, 2-butanone, water and their mixture. Advantageously, the second liquid consists of ethyl acetate or a mixture of ethyl acetate and water.

Selon certains modes de réalisation, le véhicule liquide comprend de l’eau, l’eau constituant jusqu’à 5% en poids, préférentiellement jusqu’à 3% en poids du véhicule liquide.According to certain embodiments, the liquid vehicle comprises water, the water constituting up to 5% by weight, preferably up to 3% by weight of the liquid vehicle.

Selon certains modes de réalisation, le véhicule liquide est constitué dudit au moins un premier liquide et dudit au moins un deuxième liquide.According to some embodiments, the liquid carrier is made up of said at least one first liquid and said at least one second liquid.

Selon certains modes de réalisation, la proportion massique en premier liquide par rapport au deuxième liquide est de 20:80 à 80:20, et préférentiellement de 50:50 à 75 :25.According to certain embodiments, the mass proportion of first liquid relative to the second liquid is from 20:80 to 80:20, and preferably from 50:50 to 75:25.

Selon certains modes de réalisation, la solution, respectivement la dispersion homogène, a une viscosité BROOKFIELD à 25°C de 50 à 300 cP, préférentiellement de 75 à 265 cP, et encore préférentiellement de 80 à 150 cP.According to certain embodiments, the solution, respectively the homogeneous dispersion, has a BROOKFIELD viscosity at 25° C. of 50 to 300 cP, preferentially of 75 to 265 cP, and still preferentially of 80 to 150 cP.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré a un indice de fluidité à 230°C sous une charge de 10 kg, de 0,15 g/10 minutes à 15 g/10 minutes, préférentiellement de 1 g/10minutes à 10 g/10 minutes, et encore préférentiellement de 3 g/10 minutes à 8 g/10 minutes, tel que mesuré selon la norme ASTM D1238-13.According to certain embodiments, the fluoropolymer has a melt index at 230° C. under a load of 10 kg, of 0.15 g/10 minutes to 15 g/10 minutes, preferably of 1 g/10 minutes to 10 g/ 10 minutes, and more preferably from 3 g/10 minutes to 8 g/10 minutes, as measured according to standard ASTM D1238-13.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré représente de 3% à 20% en poids, préférentiellement de 6% à 15% en poids, par rapport au poids total de solution, respectivement de dispersion homogène.According to certain embodiments, the fluoropolymer represents from 3% to 20% by weight, preferably from 6% to 15% by weight, relative to the total weight of solution, respectively of homogeneous dispersion.

L’invention concerne également un voile susceptible d’être obtenu par le procédé décrit ci-dessus.The invention also relates to a veil capable of being obtained by the process described above.

L’invention concerne enfin une solution, ou dispersion homogène, d’au moins un polymère fluoré dans un véhicule liquide. Le polymère fluoré est à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF). Le véhicule liquide comprend au moins 50% en poids d’un premier liquide ayant un paramètre de solubilité de Hansen δpsupérieur ou égal à 7 MPa1/2et une température d’ébullition supérieure à 100°C, et au moins un deuxième liquide, le deuxième liquide ayant une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C. En outre, le véhicule liquide ne comprend pas de diméthylsulfoxyde (DMSO), et n’est pas considéré, de par ses constituants, comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction. Cette solution est revendiquée en tant que telle pour n’importe quelle autre utilisation que l’électrofilage.The invention finally relates to a solution, or homogeneous dispersion, of at least one fluorinated polymer in a liquid vehicle. The fluoropolymer is based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF). The liquid vehicle comprises at least 50% by weight of a first liquid having a Hansen solubility parameter δ p greater than or equal to 7 MPa 1/2 and a boiling point greater than 100°C, and at least a second liquid, the second liquid having a boiling point less than or equal to 100°C. In addition, the liquid vehicle does not include dimethyl sulfoxide (DMSO), and is not considered, by virtue of its constituents, to be carcinogenic, nor mutagenic, nor toxic for reproduction. This solution is claimed as such for any use other than electrospinning.

Figurestricks

représente schématiquement un premier dispositif pour électrofilage (« avec aiguille »). schematically represents a first device for electrospinning (“with needle”).

représente schématiquement un deuxième dispositif pour électrofilage (« sans aiguille »). schematically represents a second device for electrospinning (“needleless”).

représente schématiquement une membrane selon un premier mode de réalisation. schematically represents a membrane according to a first embodiment.

représente schématiquement une membrane selon un deuxième mode de réalisation. schematically represents a membrane according to a second embodiment.

représente schématiquement une membrane selon un troisième mode de réalisation. schematically represents a membrane according to a third embodiment.

représente schématiquement un demi-masque filtrant comprenant une membrane selon l’invention. schematically represents a filtering half-mask comprising a membrane according to the invention.

représente schématiquement une architecture possible du filtre utilisé dans le demi-masque selon la Figure 6. schematically represents a possible architecture of the filter used in the half-mask according to Figure 6.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

Dans la présente demande, les formes singulières « un », respectivement « le », signifient par défaut « au moins un », et respectivement « ledit au moins un » (ces dernières formulations ne sont pas toujours utilisées de sorte à alléger certaines tournures de phrase), à moins qu’indiqué autrement.In the present application, the singular forms "un", respectively "le", mean by default "at least one", and respectively "said at least one" (the latter formulations are not always used so as to lighten certain turns of phrase). sentence), unless otherwise indicated.

Dans l’ensemble des gammes énoncées dans la présente demande, les bornes sont incluses sauf mention contraire.In all the ranges set out in this application, the terminals are included unless otherwise stated.

Polymère fluoré utilisé dans le procédéFluoropolymer used in the process

Le polymère fluoré utilisé dans le procédé selon l’invention est à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF). La proportion du motif de répétition issu du VDF représente au moins 50% molaire par rapport au nombre total de moles des unités de répétition du polymère fluoré.The fluorinated polymer used in the process according to the invention is based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF). The proportion of the repeating unit derived from the VDF represents at least 50% molar relative to the total number of moles of the repeating units of the fluorinated polymer.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré comprend au moins 60%, ou au moins 70%, ou au moins 75%, ou au moins 80%, ou au moins 85%, ou au moins 90%, ou au moins 95%, ou au moins 99% en moles d’unités issues du VDF. Le polymère fluoré peut notamment être un copolymère. On entend par le terme « copolymère », au sens large, désigner un polymère issu de la copolymérisation d'au moins deux types de monomères chimiquement différents, appelés co-monomères. Un copolymère, au sens large, comporte au moins deux types de motifs de répétition, les (au moins deux) types étant déterminés par des formules chimiques différentes. Il peut par exemple être formé de deux, trois ou quatre types de motifs de répétition. Un copolymère, au sens strict, est formé d’exactement deux types de motifs de répétition, comme par exemple le P(VDF-TrFE).According to certain embodiments, the fluoropolymer comprises at least 60%, or at least 70%, or at least 75%, or at least 80%, or at least 85%, or at least 90%, or at least 95% , or at least 99% by mole of units derived from VDF. The fluorinated polymer can in particular be a copolymer. The term “copolymer” is understood to mean, in the broad sense, designating a polymer resulting from the copolymerization of at least two types of chemically different monomers, called co-monomers. A copolymer, in the broad sense, has at least two types of repeating units, the (at least two) types being determined by different chemical formulas. It can for example be formed of two, three or four types of repeating patterns. A copolymer, in the strict sense, is formed from exactly two types of repeat units, such as P(VDF-TrFE).

Le polymère fluoré peut être un homopolymère de VDF ou un copolymère ayant un motif de répétition issu du VDF et au moins un motif de répétition issu d’un monomère autre que le VDF, le monomère étant choisi dans la liste constituée de : le fluorure de vinyle (VF), le tétrafluoroéthylène (TFE), le trifluoroéthylène (TrFE), un chlorofluoroéthylène (CFE), un chlorodifluoroéthylène, le chlorotrifluoréthylène (CTFE), le dichlorodifluoroéthylène, un trichlorofluoroéthylène, l’hexafluoropropylène (HFP), un trifluoropropène, un tétrafluoropropène, un chloro-trifluoropropène, l’hexafluoroisobutylène, le perfluorobutyléthylène, un pentafluoropropène, un perfluoroéther, notamment un perfluoroalkylvinyléther, l’éthylène, un monomère acrylique, un monomère méthacrylique, et leur mélange ; et un mélange d’homopolymère(s) et de copolymère(s) précités.The fluorinated polymer can be a VDF homopolymer or a copolymer having a repeating unit derived from VDF and at least one repeating unit derived from a monomer other than VDF, the monomer being chosen from the list consisting of: fluoride of vinyl (VF), tetrafluoroethylene (TFE), trifluoroethylene (TrFE), chlorofluoroethylene (CFE), chlorodifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene (CTFE), dichlorodifluoroethylene, trichlorofluoroethylene, hexafluoropropylene (HFP), trifluoropropene, tetrafluoropropene , a chloro-trifluoropropene, hexafluoroisobutylene, perfluorobutylethylene, a pentafluoropropene, a perfluoroether, in particular a perfluoroalkylvinylether, ethylene, an acrylic monomer, a methacrylic monomer, and their mixture; and a mixture of the aforementioned homopolymer(s) and copolymer(s).

Il est bien entendu que tous les isomères géométriques des composés fluorés précités sont inclus dans les terminologies ci-dessus, tels que : le 1,1-chlorofluoroéthylène (1,1-CFE), le 1,2-chlorofluoroéthylène (1,2-CFE), 1,2-dichloro-1,2-difluoroéthylène, 1,1-dichloro-1,1- difluoroéthylène et 1,1,2-trichloro-2-fluoroéthylène, le 3,3,3-trifluoropropène, le 2-chloro-3,3,3-trifluoropropène (1233xf), le 1-chloro-3,3,3-trifluoropropène (1233zd), le 1,3,3,3-tétrafluoropropène, le 2,3,3,3-tétrafluoropropène (ou 1234yf), le 3-chloro-2,3,3-trifluoropropène (ou 1233yf), le 3-chloro-3,3,3-trifluoropropène, le 1,1,3,3,3-pentafluoropropène ou le 1,2,3,3,3-pentafluoropropène.It is understood that all the geometric isomers of the aforementioned fluorinated compounds are included in the terminologies above, such as: 1,1-chlorofluoroethylene (1,1-CFE), 1,2-chlorofluoroethylene (1,2- CFE), 1,2-dichloro-1,2-difluoroethylene, 1,1-dichloro-1,1-difluoroethylene and 1,1,2-trichloro-2-fluoroethylene, 3,3,3-trifluoropropene, 2 -chloro-3,3,3-trifluoropropene (1233xf), 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene (1233zd), 1,3,3,3-tetrafluoropropene, 2,3,3,3- tetrafluoropropene (or 1234yf), 3-chloro-2,3,3-trifluoropropene (or 1233yf), 3-chloro-3,3,3-trifluoropropene, 1,1,3,3,3-pentafluoropropene or 1,2,3,3,3-pentafluoropropene.

Parmi les perfluoroalkylvinyléthers, on peut citer ceux de formule générale : Rf-O-CF-CF2, Rfétant un groupement alkyle, de préférence en C1 à C4 et par exemple le méthylvinyléther (MVE) ou l’isopropyl vinyléther (PVE).Among the perfluoroalkylvinylethers, mention may be made of those of general formula: R f -O-CF-CF 2 , R f being an alkyl group, preferably C1 to C4 and for example methyl vinyl ether (MVE) or isopropyl vinyl ether (PVE ).

Parmi les monomères de type acrylique ou méthacrylique, on peut citer : l’acide acrylique, l’acide méthacrylique, l’acide (2-trifluorométhyl) acrylique, l’hydroxyéthyl acrylate, l’hydroxyéthyl méthacrylate, l’hydroxypropyl acrylate, l’hydroxypopyl méthacrylate, l’hydroxyéthylhexyl acrylate, l’hydroxyethyl hexyl méthacrylate, et leur mélange.Among the monomers of acrylic or methacrylic type, mention may be made of: acrylic acid, methacrylic acid, (2-trifluoromethyl)acrylic acid, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypopyl methacrylate, hydroxyethylhexyl acrylate, hydroxyethyl hexyl methacrylate, and mixtures thereof.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré ou le mélange de polymères fluorés comprend un PVDF ou est constitué d’un PVDF. Ceci inclue des variantes dans lesquelles ledit au moins un polymère fluoré est un mélange de PVDFs de différentes masses moléculaires. Le PVDF est généralement plus difficile à solubiliser, respectivement disperser de manière homogène, dans le véhicule liquide que ses copolymères. C’est la raison pour laquelle des modes de réalisation avantageux ont été proposés spécifiquement pour les PVDFs avec notamment un paramètre de solubilité de Hansen δpde 15 MPa1/2à 20 MPa1/2, préférentiellement de 15 MPa1/2à 18 MPa1/2.According to certain embodiments, the fluoropolymer or the mixture of fluoropolymers comprises a PVDF or consists of a PVDF. This includes variants in which said at least one fluorinated polymer is a mixture of PVDFs of different molecular weights. PVDF is generally more difficult to dissolve, respectively to disperse homogeneously, in the liquid vehicle than its copolymers. This is the reason why advantageous embodiments have been proposed specifically for PVDFs with in particular a Hansen solubility parameter δ p of 15 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 , preferentially of 15 MPa 1/2 to 18 MPa 1/2 .

Selon certaines variantes, ledit au moins un polymère fluoré est un mélange constitué de :According to certain variants, said at least one fluoropolymer is a mixture consisting of:

- un PVDF,- a PVDF,

- un copolymère choisi parmi la liste des copolymères énoncée ci-dessus;- a copolymer chosen from the list of copolymers given above;

la proportion massique de PVDF par rapport à celle du copolymère allant de 1:99 à 99 :1, préférentiellement de 10:90 à 90:10, et de manière extrêmement préférée de 25:75 à 75:25.the proportion by weight of PVDF relative to that of the copolymer ranging from 1:99 to 99:1, preferably from 10:90 to 90:10, and extremely preferably from 25:75 to 75:25.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré utilisé dans le procédé comprend, ou est constitué de, un copolymère choisi dans la liste constituée de : un P(VDF-TrFE), un P(VDF-HFP), un P(VDF-TFE), un P(VDF-TrFE-CFE), un P(VDF-TrFE-CTFE), un P(VDF-TFE-CFE), et un P(VDF-TFE-CTFE).According to certain embodiments, the fluoropolymer used in the process comprises, or consists of, a copolymer chosen from the list consisting of: a P(VDF-TrFE), a P(VDF-HFP), a P(VDF- TFE), a P(VDF-TrFE-CFE), a P(VDF-TrFE-CTFE), a P(VDF-TFE-CFE), and a P(VDF-TFE-CTFE).

Selon certaines variantes, ledit au moins un polymère fluoré est un mélange constitué de :According to certain variants, said at least one fluoropolymer is a mixture consisting of:

- un PVDF,- a PVDF,

- un copolymère choisi parmi : un P(VDF-TrFE), un P(VDF-HFP), un P(VDF-TFE), un P(VDF-TrFE-CFE), un P(VDF-TrFE-CTFE), un P(VDF-TFE-CFE), et un P(VDF-TFE-CTFE) ;- a copolymer chosen from: a P(VDF-TrFE), a P(VDF-HFP), a P(VDF-TFE), a P(VDF-TrFE-CFE), a P(VDF-TrFE-CTFE), a P(VDF-TFE-CFE), and a P(VDF-TFE-CTFE);

la proportion massique de PVDF par rapport à celle du copolymère allant de 10 :90 à 90 :10, préférentiellement de 25:75 à 75:25.the mass proportion of PVDF relative to that of the copolymer ranging from 10:90 to 90:10, preferably from 25:75 to 75:25.

Le P(VDF-HFP) a avantageusement une proportion molaire en motif de répétition issu du HFP de 1% à 20%.The P(VDF-HFP) advantageously has a molar proportion of repeating units derived from HFP of 1% to 20%.

Le P(VDF-TFE) a avantageusement une proportion molaire en motif de répétition issu du TFE de 8% à 30%, préférentiellement de 15% à 28%, préférentiellement encore de 18% à 25%, et de manière extrêmement préférée de 20% à 22%, par rapport au nombre total de moles des motifs issus du VDF et du TFE.P(VDF-TFE) advantageously has a molar proportion of repeating units derived from TFE of 8% to 30%, preferentially from 15% to 28%, more preferentially from 18% to 25%, and extremely preferably from 20 % to 22%, relative to the total number of moles of units derived from VDF and TFE.

Le P(VDF-TrFE) a avantageusement une proportion molaire en motif de répétition issu du TrFE de 15 à 50%, préférentiellement de 16% à 35%, préférentiellement encore de 17% à 32%, et de manière extrêmement préférée de 18% à 28%, par rapport au nombre total de moles des motifs issus du VDF et du TrFE.The P(VDF-TrFE) advantageously has a molar proportion of repeat unit derived from TrFE of 15 to 50%, preferentially from 16% to 35%, preferentially still from 17% to 32%, and extremely preferably from 18% at 28%, relative to the total number of moles of units derived from VDF and TrFE.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré peut avoir un indice de fluidité (MFI ou encore Melt Flow Index) à 230°C sous une charge de 10 kg, de 0,10 g/10 minutes à 15 g/10 minutes, tel que mesuré selon la norme ASTM D1238-13. Un équipement tel que le «Flowmeter Dynisco D4059 B » peut être utilisé en déterminant le poids cumulé qui passe à travers la filière de mesure au bout de 10 minutes lorsque l’appareil est opéré à 230°C et 10 kg de charge sur le polymère fondu. Le polymère fluoré a de préférence un indice de fluidité de 1 g/10min à 10 g/10min, et de manière encore plus préféré de 3 g/10min à 8 g/10min.According to certain embodiments, the fluoropolymer may have a melt flow index (MFI or else Melt Flow Index) at 230° C. under a load of 10 kg, from 0.10 g/10 minutes to 15 g/10 minutes, such than measured according to ASTM D1238-13. Equipment such as the "Dynisco D4059 B Flowmeter" can be used by determining the cumulative weight that passes through the measuring die after 10 minutes when the device is operated at 230°C and 10 kg load on the polymer molten. The fluorinated polymer preferably has a melt index of 1 g/10min to 10 g/10min, and even more preferably of 3 g/10min to 8 g/10min.

Solution ou dispersion homogèneHomogeneous solution or dispersion

Par « véhicule liquide », on entend tout mélange de liquides miscibles servant de support au(x) polymère(s) (et aux éventuels autres additifs). De manière générale, le véhicule liquide peut être capable de dissoudre ledit polymère pour former une solution vraie (c’est-à-dire monophasée ou homogène au niveau moléculaire), ou au contraire ne pas être capable de dissoudre complétement ledit polymère. On entend par « dispersion homogène » signifier une dispersion de particules de polymère, plus ou moins gonflées de véhicule, dans une phase continue de véhicule. L’homogénéité de la dispersion est ainsi une homogénéité macroscopique (c’est-à-dire qu’en l’observant à l’œil nu la dispersion est d’aspect homogène), caractérisée en ce que la dispersion ne présente pas d’aspect granulaire ou macro-séparé. Le terme « dispersion homogène » est ainsi employé par opposition à une « dispersion hétérogène », c’est-à-dire une dispersion à l’aspect macroscopique partiellement granulaire ou présentant une séparation de phases macroscopiquement visible ou encore gélifiée.By “liquid vehicle”, is meant any mixture of miscible liquids serving as a support for the polymer(s) (and for any other additives). In general, the liquid vehicle may be capable of dissolving said polymer to form a true solution (that is to say single-phase or homogeneous at the molecular level), or on the contrary not be capable of completely dissolving said polymer. The term "homogeneous dispersion" means a dispersion of polymer particles, more or less swollen with vehicle, in a continuous phase of vehicle. The homogeneity of the dispersion is thus a macroscopic homogeneity (that is to say that by observing it with the naked eye the dispersion has a homogeneous appearance), characterized in that the dispersion does not present any granular or macro-separated appearance. The term “homogeneous dispersion” is thus used as opposed to a “heterogeneous dispersion”, that is to say a dispersion with a partially granular macroscopic appearance or presenting a macroscopically visible or gelled phase separation.

Selon des modes de réalisation préférés, le véhicule liquide utilisé permet de dissoudre le polymère fluoré de telle sorte à former une solution vraie. En effet, les inventeurs considèrent que, de cette manière il est plus facile d’obtenir un voile non-tissé de fibres avec une proportion plus importantes de phase beta, notamment pour les modes de réalisation où le polymère fluoré comprend, ou est constitué de, PVDF.According to preferred embodiments, the liquid vehicle used makes it possible to dissolve the fluoropolymer in such a way as to form a true solution. Indeed, the inventors consider that, in this way, it is easier to obtain a nonwoven web of fibers with a higher proportion of beta phase, in particular for the embodiments where the fluorinated polymer comprises, or consists of , PVDF.

Selon certaines variantes, le véhicule liquide utilisé peut ne pas permettre de dissoudre le polymère fluoré de telle sorte à former une solution vraie mais permettre d’obtenir, à tout le moins, une dispersion homogène. Préférentiellement la dispersion homogène est une suspension colloïdale c’est-à-dire constituée de particules de taille allant de quelques nanomètres à un micromètre.According to certain variants, the liquid vehicle used may not make it possible to dissolve the fluoropolymer in such a way as to form a true solution but make it possible to obtain, at the very least, a homogeneous dispersion. Preferably, the homogeneous dispersion is a colloidal suspension, that is to say made up of particles with a size ranging from a few nanometers to a micrometer.

La solution, respectivement la dispersion colloïdale, peut être obtenue par ajout du polymère fluoré ou du mélange de polymères fluorés et des constituants du véhicule liquide dans n’importe quel ordre et agitation dans des conditions de températures et des conditions hydrodynamiques adéquates. La température lors de l’agitation est généralement de 15°C à 100°C, préférentiellement de 20°C à 80°C et de manière extrêmement préférée de 40°C à 65°C. Les conditions hydrodynamiques dépendent du type d’agitateur utilisé. Les agitateurs favorisant un écoulement axial sont particulièrement préférés. La durée d’agitation est généralement de 30 minutes à 24 heures. La durée d’agitation est préférentiellement inférieure ou égale à 12 heures, préférentiellement encore inférieure ou égale à 6 heures, et de manière extrêmement préférée inférieure ou égale à 4 heures.The solution, respectively the colloidal dispersion, can be obtained by adding the fluorinated polymer or the mixture of fluorinated polymers and the constituents of the liquid vehicle in any order and stirring under suitable temperature and hydrodynamic conditions. The temperature during stirring is generally 15°C to 100°C, preferably 20°C to 80°C and extremely preferably 40°C to 65°C. The hydrodynamic conditions depend on the type of agitator used. Agitators promoting axial flow are particularly preferred. The stirring time is usually 30 minutes to 24 hours. The stirring time is preferably less than or equal to 12 hours, more preferably less than or equal to 6 hours, and extremely preferably less than or equal to 4 hours.

On entend par « paramètres de solubilité de Hansen » signifier les trois paramètres suivants :The term "Hansen's solubility parameters" means the following three parameters:

δd: composante dispersive (relative à l’énergie liée aux forces de dispersion entre les molécules de la composition) ;δ d : dispersive component (relating to the energy linked to the forces of dispersion between the molecules of the composition);

δp: composante polaire (relative à l’énergie liée aux forces dipolaires intermoléculaires entre les molécules de la composition) ; etδ p : polar component (relating to the energy linked to the intermolecular dipolar forces between the molecules of the composition); And

δh: composante liaison hydrogène (relative à l’énergie liée aux liaisons hydrogènes entre les molécules de la composition).δ h : hydrogen bond component (relating to the energy linked to the hydrogen bonds between the molecules of the composition).

Le paramètre de solubilité de Hansen δpest généralement exprimé en MPa1/2à une température de 25°C et pression atmosphérique (1013 hPa). L’ouvrage : « Hansen, C. M. (2007). Hansen solubility parameters: a user's handbook. CRC press » donne la valeur du δppour plus de 1200 composés chimiques. Pour un composé chimique n’apparaissant pas dans cet ouvrage, le paramètre de solubilité de Hansen δppeut être évalué par la Formule I ci-dessous, dite formule de Hansen & Beerbower :The Hansen solubility parameter δ p is generally expressed in MPa 1/2 at a temperature of 25°C and atmospheric pressure (1013 hPa). The book: “Hansen, CM (2007). Hansen solubility parameters: a user's handbook. CRC press” gives the δ p value for more than 1200 chemical compounds. For a chemical compound not appearing in this work, the Hansen solubility parameter δ p can be evaluated by Formula I below, known as the Hansen & Beerbower formula:

dans laquelle : μ est le moment dipolaire du composé chimique, exprimé en Debye ; et V est le volume molaire, exprimé en cm3.mol-1.where: μ is the dipole moment of the chemical compound, expressed in Debye; and V is the molar volume, expressed in cm 3 .mol -1 .

Le véhicule liquide utilisé dans le procédé selon l’invention forme une phase homogène de liquides miscibles entre eux, au moins dans les proportions utilisées pour former le véhicule liquide.The liquid vehicle used in the process according to the invention forms a homogeneous phase of mutually miscible liquids, at least in the proportions used to form the liquid vehicle.

Le véhicule liquide comprend au moins 50% en poids d’un (premier) liquide ayant un paramètre de solubilité de Hansen δpsupérieur ou égal à 7 MPa1/2et a une température d’ébullition supérieure à 100°C.The liquid vehicle comprises at least 50% by weight of a (first) liquid having a Hansen solubility parameter δ p greater than or equal to 7 MPa 1/2 and has a boiling point greater than 100°C.

Le véhicule liquide ne comprend pas de diméthylsulfoxyde (DMSO), et n’est pas considéré, de par ses constituants, comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction.The liquid vehicle does not include dimethyl sulfoxide (DMSO), and is not considered, by its constituents, to be carcinogenic, mutagenic or toxic for reproduction.

On entend par « Cancérogène » signifier qu’une substance peut, par inhalation, ingestion ou pénétration cutanée, provoquer un cancer ou en augmenter la fréquence.“Carcinogenic” means that a substance can, by inhalation, ingestion or skin penetration, cause cancer or increase its frequency.

On entend par « Mutagène » signifier qu’une substance peut, par inhalation, ingestion ou pénétration cutanée produire des défauts génétiques héréditaires ou en augmenter la fréquence.“Mutagenic” means that a substance can, by inhalation, ingestion or skin penetration, produce hereditary genetic defects or increase their frequency.

On entend par « toxique pour la Reproduction » signifier qu’une substance peut, par inhalation, ingestion ou pénétration cutanée, produire ou augmenter la fréquence d'effets nocifs non héréditaires dans la progéniture ou porter atteinte aux fonctions ou capacités reproductives.“Reproductive toxicant” means that a substance may, by inhalation, ingestion or skin penetration, produce or increase the frequency of non-hereditary harmful effects in the offspring or impair reproductive functions or capacities.

Il existe plusieurs classifications des agents chimiques au regard de leurs propriétés CMR. Il peut être cité par exemple la classification européenne prévue par le règlement dit « CLP » (Classification, Labelling and Packaging).There are several classifications of chemical agents with regard to their CMR properties. For example, the European classification provided for by the so-called “CLP” regulation (Classification, Labeling and Packaging) can be cited.

D’autres organismes, tel le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC), des organismes américains (par exemple : US-EPA, OSHA, NIOSH, ACGIH) ou encore des organismes nationaux européens (par exemple : commission MAK allemande).Other organizations, such as the International Agency for Research on Cancer (IARC), American organizations (for example: US-EPA, OSHA, NIOSH, ACGIH) or European national organizations (for example: German MAK commission).

Selon certains modes de réalisation, le véhicule liquide n’est pas considéré comme CMR, classification européenne prévue par le règlement dit « CLP. De manière préférée, le véhicule liquide n’est considéré comme CMR par aucun des organismes précités.According to certain embodiments, the liquid vehicle is not considered as CMR, European classification provided for by the regulation called “CLP. Preferably, the liquid vehicle is not considered to be CMR by any of the aforementioned bodies.

Ledit (premier) liquide a généralement un paramètre de solubilité de Hansen δpde 7 MPa1/2à 20 MPa1/2. Le (premier) liquide peut notamment être choisi dans la liste constituée de : la cyclopentanone, le diméthyl phtalate, l’acétoacétate d’éthyle, le triéthyl phosphate, le lactate d’éthyle, la gamma-butyrolactone, le propylène carbonate, et leur mélange. Ledit (premier) liquide a avantageusement une valeur de tension superficielle inférieure ou égale à 40 mN.m-1, à 25°C et à 1015 hPa, tel que mesuré par des méthodes bien connues de l’Homme du Métier (dépression capillaire, goutte pendante, …). Le (premier) liquide peut notamment être choisi dans la liste constituée de : l’acétoacétate, la cyclopentanone, le triéthyl phosphate, le lactate d’éthyle, et leur mélange.Said (first) liquid generally has a Hansen solubility parameter δ p of 7 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 . The (first) liquid can in particular be chosen from the list consisting of: cyclopentanone, dimethyl phthalate, ethyl acetoacetate, triethyl phosphate, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, propylene carbonate, and their blend. Said (first) liquid advantageously has a surface tension value less than or equal to 40 mN.m -1 , at 25° C. and at 1015 hPa, as measured by methods well known to those skilled in the art (capillary depression, hanging drop, …). The (first) liquid can in particular be chosen from the list consisting of: acetoacetate, cyclopentanone, triethyl phosphate, ethyl lactate, and their mixture.

Selon certains modes de réalisation avantageux, ledit (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 8 MPa1/2à 20 MPa1/2, et préférentiellement de 10 MPa1/2à 19 MPa1/2.According to certain advantageous embodiments, said (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 8 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 , and preferably of 10 MPa 1/2 to 19 MPa 1/2 .

Dans les modes de réalisation où le polymère fluoré comprend un PVDF, ledit (premier) liquide a avantageusement un paramètre de solubilité de Hansen δpde 15 MPa1/2à 20 MPa1/2, et préférentiellement de 15 MPa1/2à 18 MPa1/2. Le (premier) liquide peut notamment être choisi dans la liste constituée de : la gamma-butyrolactone, du propylène carbonate, ou leur mélange.In the embodiments where the fluoropolymer comprises a PVDF, said (first) liquid advantageously has a Hansen solubility parameter δ p of 15 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 , and preferentially of 15 MPa 1/2 to 18 MPa 1/2 . The (first) liquid can in particular be chosen from the list consisting of: gamma-butyrolactone, propylene carbonate, or a mixture thereof.

Dans les modes de réalisation où le polymère fluoré comprend un copolymère du VDF, ledit (premier) liquide a avantageusement un paramètre de solubilité de Hansen δpde 8 MPa1/2à 15 MPa1/2. Le (premier) liquide peut notamment être choisi dans la liste constituée de : la cyclopentanone, le diméthyl phtalate, l’acétoacétate d’éthyle, le triéthyl phosphate, le lactate d’éthyle, et leur mélange. Préférentiellement, ledit (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 10 MPa1/2à 15 MPa1/2.In the embodiments where the fluorinated polymer comprises a VDF copolymer, said (first) liquid advantageously has a Hansen solubility parameter δ p of 8 MPa 1/2 to 15 MPa 1/2 . The (first) liquid can in particular be chosen from the list consisting of: cyclopentanone, dimethyl phthalate, ethyl acetoacetate, triethyl phosphate, ethyl lactate, and mixtures thereof. Preferably, said (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 10 MPa 1/2 to 15 MPa 1/2 .

Dans certains modes de réalisation, notamment dans ceux où le polymère fluoré comprend ou est constitué de : un P(VDF-TrFE), un P(VDF-HFP), un P(VDF-TFE), un P(VDF-TrFE-CFE), un P(VDF-TrFE-CTFE), un P(VDF-TFE-CFE), un P(VDF-TFE-CTFE), et leur mélange, le (premier) liquide peut être constitué de la cyclopentanone. La cyclopentanone a la cyclopentanone a une tension superficielle faible de : 33,31 mN/m et un paramètre de solubilité de Hansen δpde 11,1.In certain embodiments, in particular in those where the fluoropolymer comprises or consists of: a P(VDF-TrFE), a P(VDF-HFP), a P(VDF-TFE), a P(VDF-TrFE- CFE), a P(VDF-TrFE-CTFE), a P(VDF-TFE-CFE), a P(VDF-TFE-CTFE), and their mixture, the (first) liquid can consist of cyclopentanone. Cyclopentanone a Cyclopentanone has a low surface tension of: 33.31 mN/m and a Hansen solubility parameter δp of 11.1.

Selon certains modes de réalisation, le véhicule liquide comprend au moins un deuxième liquide, le deuxième liquide ayant une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C. La présence du deuxième liquide a notamment pour intérêt de diminuer la température d’ébullition du véhicule liquide et de favoriser son évaporation lors de l’électrofilage.According to certain embodiments, the liquid vehicle comprises at least a second liquid, the second liquid having a boiling point less than or equal to 100°C. The presence of the second liquid has the particular advantage of reducing the boiling temperature of the liquid vehicle and of promoting its evaporation during electrospinning.

Selon certains modes de réalisation, le deuxième liquide est choisi parmi la liste constituée de : l’acétone, l’acétate d’éthyle, la 2-butanone, l’eau et leur mélange. Dans les modes de réalisation où le deuxième liquide comprend de l’eau, l’eau représente généralement au plus 5%, et préférentiellement au plus 3% en poids du poids total du véhicule liquide. L’eau est généralement un non-solvant du polymère fluoré et c’est pourquoi elle ne peut être introduite qu’en quantité limitée. Néanmoins, l’eau a pour avantage de faire augmenter la conductivité de la solution, respectivement de la dispersion homogène.According to certain embodiments, the second liquid is chosen from the list consisting of: acetone, ethyl acetate, 2-butanone, water and their mixture. In the embodiments where the second liquid comprises water, the water generally represents at most 5%, and preferably at most 3% by weight of the total weight of the liquid vehicle. Water is generally a non-solvent for the fluoropolymer and therefore can only be introduced in limited amounts. Nevertheless, water has the advantage of increasing the conductivity of the solution, respectively of the homogeneous dispersion.

Selon certains modes de réalisation, le deuxième liquide est constitué de l’acétate d’éthyle ou d’un mélange d’acétate d’éthyle et d’eau. L’acétate d’éthyle ne présente pas de toxicité particulière et possède une odeur caractéristique fruitée.According to some embodiments, the second liquid consists of ethyl acetate or a mixture of ethyl acetate and water. Ethyl acetate does not present any particular toxicity and has a characteristic fruity odor.

Selon certains modes de réalisation, le véhicule liquide est constitué dudit au moins un premier liquide et dudit au moins un deuxième liquide. Avantageusement, la proportion massique en premier liquide par rapport au deuxième liquide est de 20:80 à 80 :20, et préférentiellement de 50:50 à 75 :25.According to some embodiments, the liquid carrier is made up of said at least one first liquid and said at least one second liquid. Advantageously, the mass proportion of first liquid relative to the second liquid is from 20:80 to 80:20, and preferably from 50:50 to 75:25.

Selon certains modes de réalisation, la solution, respectivement la dispersion homogène, a une viscosité BROOKFIELD à 25°C de 50 à 300 cP, préférentiellement de 75 à 265 cP, et encore préférentiellement de 80 à 150 cP.According to certain embodiments, the solution, respectively the homogeneous dispersion, has a BROOKFIELD viscosity at 25° C. of 50 to 300 cP, preferentially of 75 to 265 cP, and still preferentially of 80 to 150 cP.

Selon certains modes de réalisation, le polymère fluoré représente de 3% à 20% en poids, préférentiellement de 6% à 15% en poids, par rapport au poids total de solution, respectivement de dispersion homogène.According to certain embodiments, the fluoropolymer represents from 3% to 20% by weight, preferably from 6% to 15% by weight, relative to the total weight of solution, respectively of homogeneous dispersion.

La solution, respectivement la dispersion homogène, peut éventuellement comprendre en plus du polymère fluoré et du véhicule liquide :The solution, respectively the homogeneous dispersion, may optionally comprise in addition to the fluoropolymer and the liquid vehicle:

  • au moins un autre polymère différent dudit au moins un polymère fluoré; et/ouat least one other polymer different from said at least one fluorinated polymer; and or
  • au moins un additif.at least one additive.

L’autre polymère, différent du polymère fluoré ne peut être ajouté que dans la mesure où il peut être dissout, ou à tout le moins dispersé de manière homogène dans le véhicule liquide. Selon certains modes de réalisation l’autre polymère peut être introduits dans le véhicule liquide dans une proportion massique avec ledit au moins un polymère fluoré de 40:60 à 0:100, préférentiellement de 25:75 à 0,1:99,9 et de manière extrêmement préférentielle de 10:90 à 1 :99.The other polymer, different from the fluorinated polymer, can only be added insofar as it can be dissolved, or at the very least dispersed homogeneously in the liquid vehicle. According to certain embodiments, the other polymer can be introduced into the liquid vehicle in a mass proportion with said at least one fluorinated polymer of 40:60 to 0:100, preferably of 25:75 to 0.1:99.9 and extremely preferably from 10:90 to 1:99.

L’autre polymère peut notamment être : un poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), un poly(méthacrylate d’éthyle) (PEMA), un poly(acrylate de méthyle) (PMA), un poly(acrylate d’éthyle) (PEA), un poly(acétate de vinyle) (PVAc), un poly(vinyl méthyl cétone) (PVMK), un polyuréthane thermoplastique (TPU), un amidon thermoplastique, des copolymères en dérivant comme par exemple en ce qui concerne le PMMA : le poly(méthylméthacrylate-co-éthylacrylate), et leurs mélanges.The other polymer may in particular be: a poly(methyl methacrylate) (PMMA), a poly(ethyl methacrylate) (PEMA), a poly(methyl acrylate) (PMA), a poly(ethyl acrylate) (PEA), a poly(vinyl acetate) (PVAc), a poly(vinyl methyl ketone) (PVMK), a thermoplastic polyurethane (TPU), a thermoplastic starch, copolymers derived therefrom, such as for example with regard to PMMA : poly(methylmethacrylate-co-ethylacrylate), and mixtures thereof.

L’additif peut notamment être un additif permettant de moduler certaines propriétés électrohydrodynamique de la solution, respectivement de la dispersion homogène, lors de l’électrofilage. L’additif peut notamment être un sel. Citons par exemple NaCl et LiCl ou encore les sels d’ammonium tels : TBAC (chlorure de tétrabutyl ammonium), TEAC (chlorure de tétraéthylammoniun) ou TEAB (bromure de tétraéthylammonium). Ces sels sont avantageusement éliminés par lavage à l’eau après formation des fibres par électrofilage.The additive may in particular be an additive making it possible to modulate certain electrohydrodynamic properties of the solution, respectively of the homogeneous dispersion, during electrospinning. The additive may in particular be a salt. Examples include NaCl and LiCl or ammonium salts such as: TBAC (tetrabutyl ammonium chloride), TEAC (tetraethylammonium chloride) or TEAB (tetraethylammonium bromide). These salts are advantageously removed by washing with water after formation of the fibers by electrospinning.

Selon des modes de réalisation alternatifs, la solution, respectivement dispersion homogène, est constituée du polymère fluoré ou mélange de polymères fluoré et du véhicule liquide. Autrement dit, dans ces modes de réalisation la solution, respectivement la dispersion homogène, ne comprend pas d’additif, ni d’autre polymère que le polymère fluoré.According to alternative embodiments, the solution, respectively homogeneous dispersion, consists of the fluoropolymer or mixture of fluoropolymers and of the liquid vehicle. In other words, in these embodiments the solution, respectively the homogeneous dispersion, does not comprise any additive, nor any polymer other than the fluorinated polymer.

Procédé d’électrofilageElectrospinning process

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un voile non-tissé de fibres.The invention relates to a method for manufacturing a non-woven web of fibers.

Le procédé comprend :The process includes:

a) la fourniture d’une solution, respectivement d’une dispersion homogène, telle que présentée ci-dessus ; et,a) the supply of a solution, respectively of a homogeneous dispersion, as presented above; And,

b) l’électrofilage de la solution, respectivement de la dispersion homogène, pour former ledit voile.b) the electrospinning of the solution, respectively of the homogeneous dispersion, to form said web.

On entend par le terme « fibre » désigner un élément filamenteux, pouvant généralement être décrit par un diamètre et une longueur.The term “fiber” is understood to denote a filamentous element, which can generally be described by a diameter and a length.

On entend par « voile non-tissé de fibres », désigner un ensemble de fibres obtenu notamment par assemblage de fibres, sans tissage, ni tricotage. Une définition complémentaire a été proposée par l'EDANA (European Disposal and Nonwoven Association), suivant la norme EN ISO 9092, comme signifiant fait d'une nappe de fibres individuelles, orientées directement ou au hasard, liées par friction, cohésion ou adhésion.The term "non-woven veil of fibers" denotes a set of fibers obtained in particular by assembling fibers, without weaving or knitting. A complementary definition has been proposed by the EDANA ( European Disposal and Nonwoven Association ), following the EN ISO 9092 standard, as meaning made of a sheet of individual fibres, oriented directly or randomly, linked by friction, cohesion or adhesion.

L’électrofilage est un procédé électrohydrodynamique bien connu, permettant de fabriquer des fibres de polymères de petite taille, notamment des fibres de diamètre allant de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs centaines de nanomètres. Lorsqu'une tension électrique suffisamment haute est appliquée à une gouttelette de polymère à l’état fondu ou en solution, la gouttelette se charge. Une force de répulsion électrostatique s'oppose alors à la tension de surface de la gouttelette forçant cette dernière à s'étirer, jusqu’à former un cône, appelé « cône de Taylor ». Un jet chargé électriquement est éjecté du sommet du cône de Taylor puis accéléré par un champ électrique. Le jet s’étend dans la direction du champ électrique et s’amincit lors de son déplacement vers une électrode de collecte reliée à la terre. L’extension du jet et son amincissement s’accompagnent d’une solidification de fibres de polymères. Les fibres issues du jet sont récupérées directement sur l’électrode de collecte, ou avantageusement sur un substrat placé devant l’électrode de collecte, à la fin de leur parcours.Electrospinning is a well-known electrohydrodynamic process, making it possible to manufacture small-sized polymer fibers, in particular fibers with a diameter ranging from a few tens of nanometers to several hundreds of nanometers. When a sufficiently high electrical voltage is applied to a polymer droplet in the molten state or in solution, the droplet becomes charged. An electrostatic repulsion force then opposes the surface tension of the droplet, forcing it to stretch until it forms a cone, called a "Taylor cone". An electrically charged jet is ejected from the top of the Taylor cone and then accelerated by an electric field. The jet expands in the direction of the electric field and thins as it travels toward a grounded collecting electrode. The extension of the jet and its thinning are accompanied by a solidification of polymer fibers. The fibers from the jet are collected directly on the collection electrode, or advantageously on a substrate placed in front of the collection electrode, at the end of their journey.

L’électrofilage peut notamment être « avec aiguille » ou « sans aiguille », comme expliqué de manière schématique par les figures 1 et 2 ci-dessous. Afin de faciliter les explications, nous considérerons par la suite, à titre purement pédagogique et nullement limitatif, l’électrofilage d’une solution vraie de polymère fluoré.Electrospinning can notably be “with needle” or “without needle”, as explained schematically by figures 1 and 2 below. In order to facilitate the explanations, we will consider thereafter, purely educational and in no way limiting, the electrospinning of a real solution of fluorinated polymer.

La Figure 1 présente le schéma d’une installation d’électrofilage « avec aiguille », généralement utilisée en laboratoire. L’installation 10 comprend une seringue 11 comprenant une solution 12 de polymère fluoré. La seringue est généralement munie d’une pompe (non représentée) permettant de contrôler le débit de solution en sortant. Faisant face à la seringue se trouve une électrode de collecte 14 reliée à la terre. Un générateur haute tension 13 entre la seringue et l’électrode de collecte 14 permet de générer un champ électrique. Un filament 15, soumis au champ électrique, est éjecté de la seringue 11, et est préférablement déposé sur un substrat 16, différent de l’électrode de collecte 14.Figure 1 shows the diagram of a "needle" electrospinning installation, generally used in the laboratory. The installation 10 comprises a syringe 11 comprising a solution 12 of fluoropolymer. The syringe is generally fitted with a pump (not shown) making it possible to control the flow of solution on leaving it. Facing the syringe is a collection electrode 14 connected to ground. A high voltage generator 13 between the syringe and the collection electrode 14 generates an electric field. A filament 15, subjected to the electric field, is ejected from the syringe 11, and is preferably deposited on a substrate 16, different from the collection electrode 14.

La Figure 2 présente le schéma d’une installation d’électrofilage « sans aiguille », généralement avantageux pour permettre une plus grande productivité (quantité déposée pour un temps donné), sur une surface plus étendue. L’installation 20 comprend un bain 21, ouvert, comprenant la solution de polymère fluoré et une électrode tournante 22 trempant dans le bain 21. La vitesse de rotation de l’électrode permet d’adapter le flux de solution éjectée du bain. Faisant face au bain 21 et à l’électrode tournante 22 se trouve une électrode de collecte 24 reliée à la terre. Un générateur haute tension 23 entre le bain 21/électrode tournante 22 et l’électrode de collecte 24 permet de générer un champ électrique. Des filaments 25, soumis au champ électrique, sont éjectés du bain 21. Ils sont préférablement déposés sur un substrat 26, différent de l’électrode de collecte 24. Le substrat 26 peut notamment être une bande déroulante.Figure 2 presents the diagram of a “needleless” electrospinning installation, generally advantageous to allow greater productivity (quantity deposited for a given time), over a larger surface. The installation 20 comprises a bath 21, open, comprising the fluoropolymer solution and a rotating electrode 22 dipping in the bath 21. The speed of rotation of the electrode makes it possible to adapt the flow of solution ejected from the bath. Facing bath 21 and rotating electrode 22 is a collection electrode 24 connected to ground. A high voltage generator 23 between the bath 21/rotating electrode 22 and the collection electrode 24 makes it possible to generate an electric field. Filaments 25, subjected to the electric field, are ejected from the bath 21. They are preferably deposited on a substrate 26, different from the collection electrode 24. The substrate 26 can in particular be a drop-down strip.

Plusieurs paramètres du procédé peuvent être ajustés de telles sorte à obtenir un voile aux propriétés avantageuses, notamment ayant une bonne efficacité de filtration et/ou une faible perte de charge et/ou peu de fibres de taille inférieure à 100 nm. Les paramètres sont notamment ajustés de telle sorte à obtenir des fibres de taille voulue, d’aspect sensiblement homogène et minimisant la présence de billes.Several parameters of the process can be adjusted so as to obtain a veil with advantageous properties, in particular having good filtration efficiency and/or low pressure drop and/or few fibers with a size of less than 100 nm. The parameters are in particular adjusted so as to obtain fibers of the desired size, with a substantially homogeneous appearance and minimizing the presence of beads.

Les paramètres liés au polymère et/ou au véhicule liquide sont l’objet de la présente invention.The parameters linked to the polymer and/or to the liquid vehicle are the subject of the present invention.

D’autres paramètres à prendre en considération sont les paramètres d’appareillage. Les paramètres d’appareillage pour des dispositifs, tels ceux présentés aux Figures 1 et 2, sont notamment :Other parameters to consider are the fitting parameters. Fitting parameters for devices, such as those shown in Figures 1 and 2, include:

- le voltage inter-électrode : ce dernier peut être généralement ajusté à une valeur de 5 kV à 40 kV ; de préférence le voltage inter-électrodes est choisi de sorte à être aussi faible que possible de sorte à limiter la consommation énergétique du procédé et à empêcher au mieux tout risque, de manière préférée de 9 kV à 25 kV et de manière extrêmement préférée de 10 kV à 20 kV ;- the inter-electrode voltage: this can generally be adjusted to a value of 5 kV to 40 kV; preferably the inter-electrode voltage is chosen so as to be as low as possible so as to limit the energy consumption of the process and to best prevent any risk, preferably from 9 kV to 25 kV and extremely preferably from 10 kV to 20 kV;

- la distance entre la zone d’éjection du polymère et le substrat : cette dernière est généralement ajustée de 5 cm à 30 cm, et de préférence de 10 cm à 20 cm ;- the distance between the polymer ejection zone and the substrate: the latter is generally adjusted from 5 cm to 30 cm, and preferably from 10 cm to 20 cm;

- le débit d’éjection de solution / dispersion homogène: ce dernier est avantageusement choisi de manière à être le plus élevé possible en fonction du type d’appareillage (seringue 11 ou électrode tournante 22 trempant dans le bain 21) ;- the homogeneous solution/dispersion ejection rate: the latter is advantageously chosen so as to be as high as possible depending on the type of equipment (syringe 11 or rotating electrode 22 soaking in the bath 21);

- la température du milieu dans lequel le filament de polymère fluoré en formation est destiné à se déplacer : ceci influence directement la température d’évaporation du solvant de la solution ; préférentiellement cette température est proche de la température ambiante. Elle peut notamment être de 10 °C à 80 °C, préférentiellement de 20 °C à 60 °C et de manière davantage préférée de 25 °C à 45 °C.- the temperature of the medium in which the fluoropolymer filament being formed is intended to move: this directly influences the evaporation temperature of the solvent from the solution; preferably, this temperature is close to ambient temperature. It may in particular be from 10°C to 80°C, preferably from 20°C to 60°C and more preferably from 25°C to 45°C.

- l’humidité relative dans laquelle le filament de polymère fluoré en formation est destiné à se déplacer ; préférentiellement, cette humidité est de 20% à 60% à la température du milieu.- the relative humidity in which the forming fluoropolymer filament is intended to move; preferably, this humidity is from 20% to 60% at the temperature of the medium.

- ou d’autres conditions spécifiques, par exemple une convection forcée de l’air pour favoriser l’évaporation du solvant.- or other specific conditions, for example forced air convection to promote solvent evaporation.

Le voile formé par électrofilage ne nécessite pas obligatoirement d’étape supplémentaire de polarisation, puisque du fait du fort champ électrique exercé, les fibres se trouvent dans un état polarisé.The veil formed by electrospinning does not necessarily require an additional polarization step, since due to the strong electric field exerted, the fibers are in a polarized state.

Le voile formé par électrofilage peut subir après sa formation une étape de recuit à une température inférieure à la température de fusion du polymère puis refroidi à la température ambiante (25°C). Cette étape de recuit permet d’évaporer éventuellement le solvant résiduel et d’augmenter éventuellement la cristallinité, et donc les propriétés ferroélectriques, du polymère fluoré. L’étape de recuit sera habituellement suivie d’une étape de polarisation, par contact ou par corona.The veil formed by electrospinning can undergo, after its formation, an annealing step at a temperature below the melting point of the polymer and then cooled to ambient temperature (25° C.). This annealing step makes it possible to possibly evaporate the residual solvent and to possibly increase the crystallinity, and therefore the ferroelectric properties, of the fluoropolymer. The annealing step will usually be followed by a polarization step, by contact or by corona.

MembraneMembrane

Le voile fabriqué selon l’invention peut être suffisamment épais à lui seul pour former une membrane adaptée pour la filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques.The veil manufactured according to the invention can be sufficiently thick on its own to form a membrane suitable for the filtration of nano and/or sub-micron aerosols.

A contrario, une membrane de filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques selon l’invention, peut comprendre :Conversely, a nano and/or sub-micron aerosol filtration membrane according to the invention may comprise:

- au moins un voile selon l’invention ; et,- at least one veil according to the invention; And,

- une couche support poreuse supportant ledit au moins un voile.- A porous support layer supporting said at least one veil.

Selon certains modes de réalisation, le voile a un grammage de 0,01 g/m² à 3g/m². Le voile a préférentiellement un grammage de 0,02 g/m² à 1 g/m² et, de manière davantage préférée un grammage de 0,03 g/m² à 0,5 g/m².According to certain embodiments, the veil has a basis weight of 0.01 g/m² to 3 g/m². The web preferably has a basis weight of 0.02 g/m² to 1 g/m² and more preferably a basis weight of 0.03 g/m² to 0.5 g/m².

Selon certains modes de réalisation, le voile a une épaisseur moyenne de 0,1 µm à 100 µm. Le voile a préférentiellement une épaisseur moyenne de 0,2 µm à 10 µm et, de manière encore préférentielle de 0,3 µm à 0,8 µm.According to certain embodiments, the web has an average thickness of 0.1 μm to 100 μm. The veil preferably has an average thickness of 0.2 μm to 10 μm and, even more preferably, of 0.3 μm to 0.8 μm.

La couche support permet notamment d’assurer la bonne tenue mécanique de la membrane. La couche support peut être un ensemble tissé ou non-tissé de fibres.The support layer in particular ensures the good mechanical strength of the membrane. The support layer can be a woven or non-woven set of fibers.

Avantageusement la couche support a une faible perte de charge.Advantageously, the support layer has a low pressure drop.

Selon certains modes de réalisation, notamment lors que le voile est mis en œuvre par électrofilage, la couche support peut être le substrat sur lequel le voile est électrofilé.According to certain embodiments, in particular when the veil is implemented by electrospinning, the support layer may be the substrate on which the veil is electrospun.

Selon certains modes de réalisation, la couche support peut être un ensemble non-tissé de fibres thermoplastiques. La couche support peut notamment être un ensemble non-tissé de fibres choisies parmi : des polyoléfines, comme un polyéthylène (PE) ou un polypropylène (PP), des polyesters, comme un poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), un poly(téréphtalate de butylène) (PBT), ou encore un poly(naphtalate d’éthylène) (PEN), des polyamides ou copolyamides, comme un PA 11, un PA 12, un PA 6, un PA 6,6, un PA 6,10, un polyacrylonitrile (PAN), des polymères fluorés, comme un polyfluorure de vinylidène (PVDF), un éthylène propylène fluoré (FEP) ou un polytétrafluoroéthylène (PTFE), et leur mélange.According to certain embodiments, the support layer can be a non-woven assembly of thermoplastic fibers. The support layer may in particular be a nonwoven assembly of fibers chosen from: polyolefins, such as a polyethylene (PE) or a polypropylene (PP), polyesters, such as a poly(ethylene terephthalate) (PET), a poly (butylene terephthalate) (PBT), or a poly(ethylene naphthalate) (PEN), polyamides or copolyamides, such as a PA 11, a PA 12, a PA 6, a PA 6.6, a PA 6 10, polyacrylonitrile (PAN), fluorinated polymers, such as polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorinated ethylene propylene (FEP) or polytetrafluoroethylene (PTFE), and mixtures thereof.

Selon certains modes de réalisation, la couche support est susceptible d’être obtenue par un procédé de fusion-soufflage («meltblown») ou par un procédé de filage-nappage («spunbond»). Un procédé « meltblown»permet généralement d’obtenir des fibres ayant un diamètre allant de 0,5 µm à 10 µm. Un procédé «spunbond» permet généralement d’obtenir des fibres ayant un diamètre allant de 10 µm à 50 µm et est généralement moins cher à mettre en œuvre qu’un procédé «meltblown».According to certain embodiments, the support layer is capable of being obtained by a melt-blown (“ meltblown ”) process or by a spun-topping (“ spunbond ”) process. A “meltblown process generally makes it possible to obtain fibers having a diameter ranging from 0.5 μm to 10 μm. A “ spunbond ” process generally makes it possible to obtain fibers having a diameter ranging from 10 μm to 50 μm and is generally less expensive to implement than a “ meltblown ” process.

Selon certains modes de réalisation, la couche support a un grammage de 5 g/m² à 100 g/m², préférentiellement de 10 g/m² à 50 g/m² et de manière extrêmement préférée de 15 g/m² à 40 g/m².According to certain embodiments, the support layer has a basis weight of 5 g/m² to 100 g/m², preferentially from 10 g/m² to 50 g/m² and extremely preferably from 15 g/m² to 40 g/m².

La Figure 3 présente une membrane 30 multicouches constituée d’une couche support 31 et d’un seul voile 32.Figure 3 shows a multilayer membrane 30 consisting of a support layer 31 and a single veil 32.

La Figure 4 présente une membrane 40 multicouches constituée d’une couche support 41 recouverte de chaque côté (« en sandwich ») respectivement d’un voile 42 et d’un voile 43. Les voiles 42 et 43 peuvent être identiques ou au contraire différents, notamment présenter une composition et/ou un grammage et/ou une épaisseur différents. Par exemple, le voile 42 peut être de même composition chimique que le voile 43 mais présenter un grammage et/ou une épaisseur différents.Figure 4 shows a multilayer membrane 40 consisting of a support layer 41 covered on each side (“sandwiched”) respectively with a web 42 and a web 43. The webs 42 and 43 may be identical or, on the contrary, different. , in particular have a different composition and/or weight and/or thickness. For example, web 42 may have the same chemical composition as web 43 but have a different basis weight and/or thickness.

La Figure 5 présente une membrane 50 multicouches constituée d’une couche support 51 recouverte successivement de trois voiles 52, 53 et 54 selon l’invention. Les voiles 52, 53 et 54 peuvent être identiques ou au contraire différents, notamment présenter une composition et/ou un grammage et/ou une épaisseur différents.Figure 5 shows a multilayer membrane 50 consisting of a support layer 51 successively covered with three webs 52, 53 and 54 according to the invention. The webs 52, 53 and 54 may be identical or, on the contrary, different, in particular have a different composition and/or weight and/or thickness.

Dispositif de filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques de l’airDevice for filtering nano and/or sub-micron aerosols from the air

Le voile et/ou la membrane selon l’invention peuvent constituer un filtre et/ou faire partie d’un assemblage multicouches constituant un filtre, constituant ou faisant partie d’un dispositif de filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques de l’air.The veil and/or the membrane according to the invention can constitute a filter and/or be part of a multilayer assembly constituting a filter, constituting or forming part of a device for filtering nano and/or sub-micron aerosols of the air.

Selon certains modes de réalisation, le dispositif de filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques de l’air est un appareil filtrant de protection respiratoire.According to certain embodiments, the device for filtering nano and/or sub-micron aerosols of the air is a filtering device for respiratory protection.

Il existe de nombreuses conceptions différentes d’appareils de protection respiratoire, bien connues de l’Homme du Métier (Publication INERIS, ED 6106, Les appareils de protection respiratoire, août 2019 – ISBN 978-2-7389-2503-9).There are many different designs of respiratory protective devices, well known to those skilled in the art (INERIS publication, ED 6106, Respiratory protective devices, August 2019 – ISBN 978-2-7389-2503-9).

L’appareil de protection respiratoire peut notamment être un demi-masque filtrant, un demi-masque comprenant un filtre ou un masque comprenant un filtre. L’appareil de protection respiratoire peut-être à ventilation libre ou à ventilation assistée.The respiratory protective device may in particular be a filtering half-mask, a half-mask comprising a filter or a mask comprising a filter. The respirator may be free-breathing or powered-breathing.

Selon des modes de réalisation préférés de l’invention, l’appareil de protection respiratoire est à ventilation libre. L’appareil de protection respiratoire peut notamment être un demi-masque filtrant comme présenté ci-après. L’appareil respiratoire peut notamment être un masque à usage médical (voir norme EN 14683) ou un masque de type FFP (voir norme EN 149).According to preferred embodiments of the invention, the respiratory protective device is freely ventilated. The respiratory protective device may in particular be a filtering half-mask as presented below. The breathing apparatus can in particular be a mask for medical use (see standard EN 14683) or an FFP type mask (see standard EN 149).

Selon certains modes de réalisation, le filtre comprenant le voile et/ou la membrane permet uniquement la filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques de l’air.According to certain embodiments, the filter comprising the veil and/or the membrane only allows the filtration of nano and/or sub-micron aerosols from the air.

Selon certains modes de réalisation, le filtre comprenant le voile et/ou la membrane est un filtre combiné permettant la filtration d'aérosols nano et/ou sub-microniques et la filtration anti-gaz.According to certain embodiments, the filter comprising the veil and/or the membrane is a combined filter allowing the filtration of nano and/or sub-micron aerosols and the anti-gas filtration.

La Figure 6 représente un demi-masque filtrant 60 comprenant un filtre 61, des moyens de fixation du filtre au visage, et notamment une barrette de nez 62, une bride élastique 63, ainsi qu’une valve expiratoire 64 (optionnelle dans certaines configurations).Figure 6 shows a filtering half-mask 60 comprising a filter 61, means for fixing the filter to the face, and in particular a nose bar 62, an elastic flange 63, as well as an exhalation valve 64 (optional in certain configurations) .

En référence à la Figure 7, le filtre 61 est constitué de trois couches : deux couches externes 72 et 73, l’une adaptée et destinée à être en contact avec le visage d’un utilisateur, l’autre adaptée et destinée à être en contact avec l’environnement extérieur ainsi qu’une couche médiane constituée par la membrane 30.Referring to Figure 7, the filter 61 consists of three layers: two outer layers 72 and 73, one adapted and intended to be in contact with the face of a user, the other adapted and intended to be in contact with the external environment as well as a middle layer constituted by the membrane 30.

ExemplesExamples

Le montage utilisé comprend un réacteur vertical de diamètre D (D=10cm), à double enveloppe, en verre, de 2 L de capacité maximale, muni d’un couvercle, au centre duquel passe un mobile d’agitation, connecté à un moteur. La double enveloppe est reliée à un circuit de chauffage/refroidissement à l’aide d’un fluide caloporteur émanant d’un bain thermostaté. Le mobile d’agitation est de type quadripale à 2 étages.The assembly used comprises a vertical reactor of diameter D (D=10cm), double-jacketed, made of glass, with a maximum capacity of 2 L, provided with a cover, in the center of which passes a stirring wheel, connected to a motor. . The double jacket is connected to a heating/cooling circuit using a heat transfer fluid from a thermostated bath. The stirring impeller is of the 2-stage four-blade type.

Exemple 1Example 1

De la cyclopentanone (Sigma Aldrich) (1504 g) a été introduite dans le réacteur à température ambiante (25°C). La consigne du bain thermostaté a été fixée à 50°, l’agitation a été mise en route à une vitesse de 200 tr/min et le système de condensation/reflux des vapeurs a été mis en fonctionnement.Cyclopentanone (Sigma Aldrich) (1504 g) was introduced into the reactor at room temperature (25°C). The temperature-controlled bath setpoint was set at 50°, stirring was started at a speed of 200 rpm and the vapor condensation/reflux system was put into operation.

Du copolymère fluoré (96 g), constitué de 20% molaire de TrFE et 80% molaire de VDF, a été introduit sous forme de poudre en une seule fois dans le réacteur. L’indice de fluidité à l’état fondu, MFI, du polymère a été mesuré à 3,25 g/10 minutes à 230°C sous une charge de 10 kg, selon la norme ASTM D1238-13.Fluorinated copolymer (96 g), consisting of 20 molar % TrFE and 80 molar % VDF, was introduced in powder form all at once into the reactor. The melt index, MFI, of the polymer was measured at 3.25 g/10 minutes at 230°C under a 10 kg load, according to ASTM D1238-13.

La vitesse d’agitation a été augmentée à 400 tr/min (vitesse en bout de pale de 1,05 m/s ) une fois que tout le polymère a été introduit.The stirring speed was increased to 400 rpm (blade tip speed of 1.05 m/s) once all the polymer was introduced.

Une demi-heure après que tout le polymère a été introduit, la température de la consigne du bain thermostaté a été augmentée à 60°C. Trois heures après la fin de l’introduction de la poudre et sous agitation continue, il a été observé à l’œil nu que le polymère était complètement dissous, formant une solution homogène sans trace de poudre résiduelle.Half an hour after all the polymer had been introduced, the temperature of the temperature controlled bath was increased to 60°C. Three hours after the end of the introduction of the powder and under continuous stirring, it was observed with the naked eye that the polymer was completely dissolved, forming a homogeneous solution with no trace of residual powder.

La solution de polymère a été récupérée, à chaud, par vidange du réacteur par la vanne de fond.The polymer solution was recovered, hot, by draining the reactor through the bottom valve.

L’extrait sec de la solution est mesuré par gravimétrie dans une étuve ventilée, pour donner une valeur proche de la valeur théorique de 6% wt.The dry extract of the solution is measured by gravimetry in a ventilated oven, to give a value close to the theoretical value of 6% wt.

Exemple 2Example 2

Du triéthyl phosphate (TEP) (Sigma Aldrich) (1440 g) a été introduite dans le réacteur à température ambiante (25°C). La consigne du bain thermostaté a été fixée à 50°, l’agitation a été mise en route à une vitesse de 200 tr/min et le système de condensation/reflux des vapeurs a été mis en fonctionnement.Triethyl phosphate (TEP) (Sigma Aldrich) (1440 g) was introduced into the reactor at ambient temperature (25° C.). The temperature-controlled bath setpoint was set at 50°, stirring was started at a speed of 200 rpm and the vapor condensation/reflux system was put into operation.

Du copolymère fluoré (160 g), constitué de 20% molaire de TrFE et 80% molaire de VDF, a été introduit sous forme de poudre en une seule fois dans le réacteur. L’indice de fluidité à l’état fondu, MFI, du polymère a été mesuré à 3,39 g/10 minutes à 230°C sous une charge de 10 kg, selon la norme ASTM D1238-13.Fluorinated copolymer (160 g), consisting of 20 molar% of TrFE and 80 molar% of VDF, was introduced in powder form all at once into the reactor. The melt index, MFI, of the polymer was measured at 3.39 g/10 minutes at 230°C under a 10 kg load, according to ASTM D1238-13.

La vitesse d’agitation a été augmentée à 400 tr/min (vitesse en bout de pale de 1,05 m/s ) une fois que tout le polymère a été introduit.The stirring speed was increased to 400 rpm (blade tip speed of 1.05 m/s) once all the polymer was introduced.

Une demi-heure après que tout le polymère a été introduit, la température de la consigne du bain thermostaté a été augmentée à 60°C. Trois heures après la fin de l’introduction de la poudre et sous agitation continue, il a été observé à l’œil nu que le polymère était complètement dissous, formant une solution homogène sans trace de poudre résiduelle.Half an hour after all the polymer had been introduced, the temperature of the temperature controlled bath was increased to 60°C. Three hours after the end of the introduction of the powder and under continuous stirring, it was observed with the naked eye that the polymer was completely dissolved, forming a homogeneous solution with no trace of residual powder.

La solution de polymère a été récupérée, à chaud, par vidange du réacteur par la vanne de fond.The polymer solution was recovered, hot, by draining the reactor through the bottom valve.

L’extrait sec de la solution est mesuré par gravimétrie dans une étuve ventilée, pour donner une valeur proche de la valeur théorique de 10% wt.The dry extract of the solution is measured by gravimetry in a ventilated oven, to give a value close to the theoretical value of 10% wt.

Exemple 3Example 3

De la gamma butyrolactone (GBL) (Sigma Aldrich) (1472 g) a été introduite dans le réacteur à température ambiante (25°C). La consigne du bain thermostaté a été fixée à 50°, l’agitation a été mise en route à une vitesse de 200 tr/min et le système de condensation/reflux des vapeurs a été mis en fonctionnement.Gamma butyrolactone (GBL) (Sigma Aldrich) (1472 g) was introduced into the reactor at ambient temperature (25° C.). The temperature-controlled bath setpoint was set at 50°, stirring was started at a speed of 200 rpm and the vapor condensation/reflux system was put into operation.

Du copolymère fluoré (128 g), constitué de 25% molaire de TrFE et 75% molaire de VDF, a été introduit sous forme de poudre en une seule fois dans le réacteur. L’indice de fluidité à l’état fondu, MFI, du polymère a été mesuré à 5,28 g/10 minutes à 230°C sous une charge de 10 kg, selon la norme ASTM D1238-13.Fluorinated copolymer (128 g), consisting of 25 molar% of TrFE and 75 molar% of VDF, was introduced in powder form all at once into the reactor. The melt index, MFI, of the polymer was measured at 5.28 g/10 minutes at 230°C under a 10 kg load, according to ASTM D1238-13.

La vitesse d’agitation a été augmentée à 400 tr/min (vitesse en bout de pale de 1,05 m/s ) une fois que tout le polymère a été introduit.The stirring speed was increased to 400 rpm (blade tip speed of 1.05 m/s) once all the polymer was introduced.

Une demi-heure après que tout le polymère a été introduit, la température de la consigne du bain thermostaté a été augmentée à 60°C. Trois heures après la fin de l’introduction de la poudre et sous agitation continue, il a été observé à l’œil nu que le polymère était complètement dissous, formant une solution homogène sans trace de poudre résiduelle.Half an hour after all the polymer had been introduced, the temperature of the temperature controlled bath was increased to 60°C. Three hours after the end of the introduction of the powder and under continuous stirring, it was observed with the naked eye that the polymer was completely dissolved, forming a homogeneous solution with no trace of residual powder.

La solution de polymère a été récupérée, à chaud, par vidange du réacteur par la vanne de fond.The polymer solution was recovered, hot, by draining the reactor through the bottom valve.

L’extrait sec de la solution est mesuré par gravimétrie dans une étuve ventilée, pour donner une valeur proche de la valeur théorique de 8% wt.The dry extract of the solution is measured by gravimetry in a ventilated oven, to give a value close to the theoretical value of 8% wt.

Exemple 4Example 4

De la Cyclopentanone (Sigma Aldrich) (1504 g) a été introduite dans le réacteur à température ambiante (25°C). La consigne du bain thermostaté a été fixée à 50°, l’agitation a été mise en route à une vitesse de 200 tr/min et le système de condensation/reflux des vapeurs a été mis en fonctionnement.Cyclopentanone (Sigma Aldrich) (1504 g) was introduced into the reactor at room temperature (25°C). The temperature-controlled bath setpoint was set at 50°, stirring was started at a speed of 200 rpm and the vapor condensation/reflux system was put into operation.

Du copolymère fluoré (96 g), constitué de 10% massique de HFP et de 90% massique de VDF, a été introduit sous forme de granulés en une seule fois dans le réacteur. L’indice de fluidité à l’état fondu, MFI, du polymère a été mesuré à 5,0 g/10 minutes à 230°C sous une charge de 12,5 kg, selon la norme ASTM D1238-13.Fluorinated copolymer (96 g), consisting of 10% by mass of HFP and 90% by mass of VDF, was introduced in the form of granules all at once into the reactor. The melt index, MFI, of the polymer was measured at 5.0 g/10 minutes at 230°C under a 12.5 kg load, according to ASTM D1238-13.

Une demi-heure après que tout le polymère a été introduit, la température de la consigne du bain thermostaté a été augmentée à 60°C. Trois heures après la fin de l’introduction de la poudre et sous agitation continue, il a été observé à l’œil nu que le polymère était complètement dissous, formant une solution homogène sans trace de poudre résiduelle.Half an hour after all the polymer had been introduced, the temperature of the temperature controlled bath was increased to 60°C. Three hours after the end of the introduction of the powder and under continuous stirring, it was observed with the naked eye that the polymer was completely dissolved, forming a homogeneous solution with no trace of residual powder.

La solution de polymère a été récupérée, à chaud, par vidange du réacteur par la vanne de fond.The polymer solution was recovered, hot, by draining the reactor through the bottom valve.

L’extrait sec de la solution est mesuré par gravimétrie dans une étuve ventilée, comme indiqué dans le texte ci-dessus pour donner une valeur proche de la valeur théorique de 6% wt.The dry extract of the solution is measured by gravimetry in a ventilated oven, as indicated in the text above to give a value close to the theoretical value of 6% wt.

Exemple 5Example 5

De la Cyclopentanone (Sigma Aldrich) (720 g) a été introduite dans le réacteur à température ambiante (25°C). La consigne du bain thermostaté a été fixée à 50°, l’agitation a été mise en route à une vitesse de 200 tr/min et le système de condensation/reflux des vapeurs a été mis en fonctionnement.Cyclopentanone (Sigma Aldrich) (720 g) was introduced into the reactor at room temperature (25°C). The temperature-controlled bath setpoint was set at 50°, stirring was started at a speed of 200 rpm and the vapor condensation/reflux system was put into operation.

Du copolymère fluoré (80 g), constitué de 10% massique de HFP et de 90% massique de VDF, a été introduit sous forme de granulés en une seule fois dans le réacteur. L’indice de fluidité à l’état fondu, MFI, du polymère a été mesuré à 5,1 g/10 minutes à 230°C sous une charge de 12,5 kg, selon la norme ASTM D1238-13.Fluorinated copolymer (80 g), consisting of 10% by mass of HFP and 90% by mass of VDF, was introduced in the form of granules all at once into the reactor. The melt index, MFI, of the polymer was measured at 5.1 g/10 minutes at 230°C under a 12.5 kg load, according to ASTM D1238-13.

Une demi-heure après que tout le polymère a été introduit, la température de la consigne du bain thermostaté est maintenue à 50°C et 720 g d’acétone sont ajoutés dans le réacteur. Trois heures après la fin de l’introduction des granulés et sous agitation continue, il a été observé à l’œil nu que le polymère était complètement dissous, formant une dispersion colloïdale homogène.Half an hour after all the polymer has been introduced, the set temperature of the thermostated bath is maintained at 50° C. and 720 g of acetone are added to the reactor. Three hours after the end of the introduction of the granules and with continuous stirring, it was observed with the naked eye that the polymer was completely dissolved, forming a homogeneous colloidal dispersion.

La dispersion de polymère a été récupérée, à chaud, par vidange du réacteur par la vanne de fond.The polymer dispersion was recovered, hot, by draining the reactor through the bottom valve.

L’extrait sec de la dispersion est mesuré par gravimétrie dans une étuve ventilée, comme indiqué dans le texte ci-dessus pour donner une valeur proche de la valeur théorique de 5,3% wt.The dry extract of the dispersion is measured by gravimetry in a ventilated oven, as indicated in the text above to give a value close to the theoretical value of 5.3% wt.

Exemple 6Example 6

De la gamma butyrolactone (GBL) (Sigma Aldrich) (1475 g) a été introduite dans le réacteur à température ambiante (25°C). La consigne du bain thermostaté a été fixée à 50°, l’agitation a été mise en route à une vitesse de 200 tr/min et le système de condensation/reflux des vapeurs a été mis en fonctionnement.Gamma butyrolactone (GBL) (Sigma Aldrich) (1475 g) was introduced into the reactor at ambient temperature (25° C.). The temperature-controlled bath setpoint was set at 50°, stirring was started at a speed of 200 rpm and the vapor condensation/reflux system was put into operation.

De l’homopolymère fluoré (120 g), constitué uniquement de VDF, a été introduit sous forme de poudre en une seule fois dans le réacteur. L’indice de fluidité à l’état fondu, MFI, du polymère a été mesuré à 3,0 g/10 minutes à 230°C sous une charge de 12,5 kg, selon la norme ASTM D1238-13.Fluorinated homopolymer (120 g), consisting solely of VDF, was introduced in the form of a powder all at once into the reactor. The melt index, MFI, of the polymer was measured at 3.0 g/10 minutes at 230°C under a 12.5 kg load, according to ASTM D1238-13.

La vitesse d’agitation a été augmentée à 400 tr/min (vitesse en bout de pale de 1,05 m/s ) une fois que tout le polymère a été introduit.The stirring speed was increased to 400 rpm (blade tip speed of 1.05 m/s) once all the polymer was introduced.

Une demi-heure après que tout le polymère a été introduit, la température de la consigne du bain thermostaté a été augmentée à 60°C. Trois heures après la fin de l’introduction de la poudre et sous agitation continue, il a été observé à l’œil nu que le polymère était complètement dissous, ou à tout le moins formait une suspension colloïdale, sans trace de poudre résiduelle.Half an hour after all the polymer had been introduced, the temperature of the temperature controlled bath was increased to 60°C. Three hours after the end of the introduction of the powder and under continuous stirring, it was observed with the naked eye that the polymer was completely dissolved, or at the very least formed a colloidal suspension, with no trace of residual powder.

La solution de polymère a été récupérée, à chaud, par vidange du réacteur par la vanne de fond.The polymer solution was recovered, hot, by draining the reactor through the bottom valve.

Claims (22)

Procédé de fabrication d’un voile non-tissé de fibres comprenant :
a) la fourniture d’une solution, respectivement d’une dispersion homogène, comprenant au moins un polymère fluoré dans un véhicule liquide,
ledit polymère fluoré étant à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF); et,
b) l’électrofilage de la solution, respectivement de la dispersion homogène, pour former ledit voile ;
ladite solution, respectivement ladite dispersion homogène, étant caractérisée en ce que le véhicule liquide comprend au moins 50% en poids d’un (premier) liquide ayant un paramètre de solubilité de Hansen δpsupérieur ou égal à 7 MPa1/2et a une température d’ébullition supérieure à 100°C ;
le véhicule liquide ne comprenant pas de diméthylsulfoxyde (DMSO), et n’étant pas considéré, de par ses constituants, comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction.
Process for manufacturing a nonwoven web of fibers comprising:
a) the supply of a solution, respectively of a homogeneous dispersion, comprising at least one fluorinated polymer in a liquid vehicle,
said fluorinated polymer being based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF); And,
b) the electrospinning of the solution, respectively of the homogeneous dispersion, to form said web;
said solution, respectively said homogeneous dispersion, being characterized in that the liquid vehicle comprises at least 50% by weight of a (first) liquid having a Hansen solubility parameter δ p greater than or equal to 7 MPa 1/2 and has a boiling point above 100°C;
the liquid vehicle not comprising dimethyl sulfoxide (DMSO), and not being considered, by virtue of its constituents, as carcinogenic, nor mutagenic, nor toxic for reproduction.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 8 MPa1/2à 20 MPa1/2, et préférentiellement de 10 MPa1/2à 19 MPa1/2.Process according to claim 1, wherein said (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 8 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 , and preferably of 10 MPa 1/2 to 19 MPa 1/2 . Procédé selon la revendication 1, dans lequel le (premier) liquide est choisi dans la liste constituée de : la cyclopentanone, le diméthyl phtalate, l’acétoacétate d’éthyle, le triéthyl phosphate, le lactate d’éthyle, la gamma-butyrolactone, le propylène carbonate, et leur mélange.Process according to Claim 1, in which the (first) liquid is chosen from the list consisting of: cyclopentanone, dimethyl phthalate, ethyl acetoacetate, triethyl phosphate, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, propylene carbonate, and their mixture. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le polymère fluoré est un homopolymère de VDF ; un copolymère ayant un motif de répétition issu du VDF et au moins un motif de répétition issu d’un autre monomère que le VDF, l’autre monomère étant choisi dans la liste constituée de: le fluorure de vinyle (VF), le tétrafluoroéthylène (TFE), le trifluoroéthylène (TrFE), un chlorofluoroéthylène (CFE), un chlorodifluoroéthylène, le chlorotrifluoréthylène (CTFE), le dichlorodifluoroéthylène, un trichlorofluoroéthylène, l’hexafluoropropylène (HFP), un trifluoropropène, un tétrafluoropropène, un chloro-trifluoropropène, l’hexafluoroisobutylène, le perfluorobutyléthylène, un pentafluoropropène, un perfluoroéther, notamment un perfluoroalkylvinyléther, l’éthylène, un monomère acrylique, un monomère méthacrylique et, leur mélange ; ou un mélange d’homopolymère(s) et de copolymère(s).Process according to any one of claims 1 to 3, in which the fluoropolymer is a homopolymer of VDF; a copolymer having a repeating unit derived from VDF and at least one repeating unit derived from a monomer other than VDF, the other monomer being chosen from the list consisting of: vinyl fluoride (VF), tetrafluoroethylene ( TFE), trifluoroethylene (TrFE), chlorofluoroethylene (CFE), chlorodifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene (CTFE), dichlorodifluoroethylene, trichlorofluoroethylene, hexafluoropropylene (HFP), trifluoropropene, tetrafluoropropene, chloro-trifluoropropene, hexafluoroisobutylene, perfluorobutylethylene, a pentafluoropropene, a perfluoroether, in particular a perfluoroalkylvinylether, ethylene, an acrylic monomer, a methacrylic monomer and their mixture; or a mixture of homopolymer(s) and copolymer(s). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 15 MPa1/2à 20 MPa1/2, préférentiellement de 15 MPa1/2à 18 MPa1/2.Process according to any one of Claims 1 to 4, in which the said (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 15 MPa 1/2 to 20 MPa 1/2 , preferably of 15 MPa 1/2 to 18 MPa 1/2 . Procédé selon la revendication 5, dans lequel ledit premier liquide est constitué de la gamma-butyrolactone, du propylène carbonate, ou leur mélange.A method according to claim 5, wherein said first liquid consists of gamma-butyrolactone, propylene carbonate, or a mixture thereof. Procédé selon l’une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel le polymère fluoré comprend un PVDF ou est constitué d’un PVDF.A method according to any of claims 5 and 6, wherein the fluoropolymer comprises a PVDF or consists of a PVDF. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit (premier) liquide a un paramètre de solubilité de Hansen δpde 8 MPa1/2à 15 MPa1/2, préférentiellement de 10 MPa1/2à 15 MPa1/2.Process according to any one of Claims 1 to 4, in which the said (first) liquid has a Hansen solubility parameter δ p of 8 MPa 1/2 to 15 MPa 1/2 , preferably of 10 MPa 1/2 to 15 MPa 1/2 . Procédé selon la revendication 8, dans lequel le (premier) liquide est choisi dans la liste constituée de : la cyclopentanone, le diméthyl phtalate, l’acétoacétate d’éthyle, le triéthyl phosphate, le lactate d’éthyle, et leur mélange.Process according to claim 8, in which the (first) liquid is selected from the list consisting of: cyclopentanone, dimethyl phthalate, ethyl acetoacetate, triethyl phosphate, ethyl lactate, and mixtures thereof. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le polymère fluoré comprend ou est constitué de : un P(VDF-TrFE), un P(VDF-HFP), un P(VDF-TFE), un P(VDF-TrFE-CFE), un P(VDF-TrFE-CTFE), un P(VDF-TFE-CFE), un P(VDF-TFE-CTFE), et leur mélange.Process according to any one of claims 1 to 9, in which the fluoropolymer comprises or consists of: a P(VDF-TrFE), a P(VDF-HFP), a P(VDF-TFE), a P( VDF-TrFE-CFE), a P(VDF-TrFE-CTFE), a P(VDF-TFE-CFE), a P(VDF-TFE-CTFE), and a mixture thereof. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1, 4 et 10, dans lequel le (premier) liquide est constitué de la cyclopentanone.Process according to any one of claims 1, 4 and 10, in which the (first) liquid consists of cyclopentanone. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le véhicule liquide comprend au moins un deuxième liquide, le deuxième liquide ayant une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C.A method according to any of claims 1 to 10, wherein the liquid carrier comprises at least a second liquid, the second liquid having a boiling point of 100°C or less. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le deuxième liquide est choisi parmi la liste constituée de : l’acétone, l’acétate d’éthyle, la 2-butanone, l’eau et leur mélange.Process according to Claim 12, in which the second liquid is chosen from the list consisting of: acetone, ethyl acetate, 2-butanone, water and their mixture. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le deuxième liquide est constitué d’acétate d’éthyle ou d’un mélange d’acétate d’éthyle et d’eau.A method according to claim 12, wherein the second liquid consists of ethyl acetate or a mixture of ethyl acetate and water. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel le deuxième liquide comprend de l’eau, l’eau constituant jusqu’à 5% en poids, préférentiellement jusqu’à 3% en poids du véhicule liquide.A method according to any of claims 12 to 14, wherein the second liquid comprises water, the water constituting up to 5% by weight, preferably up to 3% by weight of the liquid carrier. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 15, dans lequel le véhicule liquide est constitué dudit au moins un premier liquide et dudit au moins un deuxième liquide.A method according to any of claims 12 to 15, wherein the liquid vehicle is comprised of said at least one first liquid and said at least one second liquid. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 16, dans lequel la proportion massique en premier liquide par rapport au deuxième liquide est de 20:80 à 80 :20, et préférentiellement de 50:50 à 75 :25.Process according to any one of Claims 12 to 16, in which the mass proportion of first liquid relative to the second liquid is from 20:80 to 80:20, and preferably from 50:50 to 75:25. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel la solution, respectivement la dispersion homogène, a une viscosité BROOKFIELD à 25°C de 50 à 300 cP, préférentiellement de 75 à 265 cP, et encore préférentiellement de 80 à 150 cP.Manufacturing process according to any one of Claims 1 to 17, in which the solution, respectively the homogeneous dispersion, has a BROOKFIELD viscosity at 25°C of 50 to 300 cP, preferentially of 75 to 265 cP, and still preferentially of 80 at 150 cP. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel le polymère fluoré a un indice de fluidité à 230°C sous une charge de 10 kg, de 0,15 g/10 minutes à 15 g/10 minutes, préférentiellement de 1 g/10minutes à 10 g/10 minutes, et encore préférentiellement de 3 g/10 minutes à 8 g/10 minutes, tel que mesuré selon la norme ASTM D1238-13.Manufacturing process according to any one of claims 1 to 18, in which the fluoropolymer has a melt index at 230°C under a load of 10 kg, of 0.15 g/10 minutes to 15 g/10 minutes, preferably from 1 g/10 minutes to 10 g/10 minutes, and even more preferably from 3 g/10 minutes to 8 g/10 minutes, as measured according to standard ASTM D1238-13. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel le polymère fluoré représente de 3% à 20% en poids, préférentiellement de 6% à 15% en poids, par rapport au poids total de solution, respectivement de dispersion homogène.Manufacturing process according to any one of claims 1 to 19, in which the fluoropolymer represents from 3% to 20% by weight, preferably from 6% to 15% by weight, relative to the total weight of solution, respectively of dispersion homogeneous. Voile susceptible d’être obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 20.Veil obtainable by the process according to any one of Claims 1 to 20. Solution, ou dispersion homogène, d’au moins un polymère fluoré dans un véhicule liquide,
ledit polymère fluoré étant à base du motif de répétition issu du fluorure de vinylidène (VDF),
ledit véhicule liquide comprenant au moins 50% en poids d’un premier liquide ayant un paramètre de solubilité de Hansen δpsupérieur ou égal à 7 MPa1/2et une température d’ébullition supérieure à 100°C, et au moins un deuxième liquide, le deuxième liquide ayant une température d’ébullition inférieure ou égale à 100°C ;
le véhicule liquide ne comprenant pas de diméthylsulfoxyde (DMSO), et n’étant pas considéré, de par ses constituants, comme cancérigène, ni mutagène, ni toxique pour la reproduction.
Solution, or homogeneous dispersion, of at least one fluoropolymer in a liquid vehicle,
said fluorinated polymer being based on the repeating unit derived from vinylidene fluoride (VDF),
said liquid vehicle comprising at least 50% by weight of a first liquid having a Hansen solubility parameter δ p greater than or equal to 7 MPa 1/2 and a boiling point greater than 100°C, and at least a second liquid, the second liquid having a boiling point less than or equal to 100°C;
the liquid vehicle not comprising dimethyl sulfoxide (DMSO), and not being considered, by virtue of its constituents, as carcinogenic, nor mutagenic, nor toxic for reproduction.
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