CA1064237A - Procede et appareil pour la fabrication de dispositifs a fibres creuses notamment pour le fractionnement de fluides - Google Patents

Abstract

Procédé et appareil pour préparer des dispositifs à fibres creuses à partir de spires plates de fibres creuses obtenues en enroulant des fibres creuses autour d'une paire de supports en mouvement et à une certaine distance l'un de l'autre et en faisant avancer les spires de fibres creuses vers les extrémités desdits supports. De préférence les supports comprennent des tiges, en rotation sur elles-mêmes, au moins partiellement filetées. Procédé et appareil pour la préparation de dispositifs utilisables notamment en dialyse, osmose, ultrafiltration, osmose inverse, perméation gazeuse, échange thermique.

Description

lOG~Z37 La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication de dispositifs à fibres creuses, utilisables notamment pour des opérations de fractionnement de fluides.
Le procédé selon la présente invention permet l'obten- -tion de dispositifs à fibres creuses dans lesqueIs des longueurs ~- sensiblement rectilignes de fibres creuses sont maintenues vers au moins une de leurs extrémités par une paroi d'étanchéité
comprenant par exemple notamment de la colle, lesdites fibres traversant ladite paroi et étant ouvertes à cette extrémité.
Lorsque, comme dans le cas ci-avant, un dispositif n'a qu'une paroi d'extrémité, les fibres creuses sont sous forme d'épingles comprenant ainsi deux longueurs sensiblement rectilignes de fibres creuses maintenues à leurs extrémités ouvertes par une paroi d'étanchéité, tandis qu'à l'autre extrémité deux longueurs de fibre sont réunies par un coude formé par la fibre elle-même.
Avec le procédé selon la présente invention il est cependant pos-sible de noyer ces coudes dans une seconde paroi ou de réaliser des dispositifs à fibres creuses dans lesquels des longueurs sensiblement rectilignes de fibres creuses sont maintenues à
¦ 20 chaque extrémité par une paroi d'étanchéité, lesdites fibres traversant ces parois et étant ouvertes à chacune de leurs extré-mités ~ proximité de chacune desdites parois. Toutefois les longueurs sensiblement rectilignes de fibres creuses ne sont pas forcément parallèles entre elles et dans certains cas elles peuvent etre avantageusement disposées sous forme d'une multi-plicité de torsades les unes à coté des autres. Le procédé selon la présente invention permet également l'obtension de dispositifs dans lesquels les longueurs sensiblement rectilignes de fibres creuses sont disposées le long d'un mandrin central.
Le terme "fractionnement" utilisé ci-avant pour désigner les opérations susceptibles d'etre effectuées avec les dispositifs à fibres creuses obtenues selon le procédé de la présente invention - 1 - ~

~.064~'Z 37 recouvre tout échange ou transfert de matière (ou même de calories) où, après intervention dudit fractionnement, on obtient un ou plusieurs fluides n'ayant pas la même composition ou les mêmes propriétés que le ou les fluides engagés dans le dispositif à
fibres creuses. Les opérations de fractionnement envisagées sont donc essentiellement des opérations d'échange (dialyse, par exemple rein artificiel - osmose directe - échange gaz-gaz - échange gaz-liquide, par exemple poumon artificiel) et des opérations de séparation (ultrafiltration, osmose inverse,perméation gazeuse) et même des opérations de mélange. Mais les dispositifs à fibres creuses obtenus selon le procédé de la présente invention peuvent être également utilisés dans des opérations telles que l'échange thermique entre deux fluides, l'humidification et/ou le conditionne-ment d'air, la dissolution de certains gaz dans des liquides.
Des procédés et des appareils permettant d'obtenir des dispositifs à fibres creuses sont décrits dans les brevets améri-cains n 3 277 959 et 3 755 034. Dans le brevet 3 277 959 il est décrit un procédé et un appareil (voir fig. 11) conduisant à des dispositifs à fibres creuses, mais il s'agit d'un procédé séquen-tiel, c'est-à-dire imposant, à intervalles réguliers, de mettre en mouvement ou d'arrêter des tronçons de fibres creuses. Dans le brevet 3 755 034 il est décrit un procédé d'obtention de faisceau de fibres creuses, dans leqùel on enroule en continu des fibres creuses autour de deux supports en mouvement, distants l'un de l'autre et sensiblement parallèles entre eux. Les supports sont constitués par des fils ou rubans en mouvement sur et autour desquels on enroule une fibre creuse, lesdits supports ctant ensuite eux-mêmes enroulés autour d'un mandrin . Ce procédé
présente notamment pour inconvénient le fait ~ue l'on enroule les fibres creuses autour d'un mandrin alors que ces dernières sont encore sous leur tension d'enroulement autour des fils ou rubans, ce qui peut entraîner un retrait gênant des fibres au ~064237 ` moment de leur tronconnage, notamment si la colle des parois ; d'extrémité n'est pas suffisamment durcie.
` Il a maintenant éte trouvé et c'est ce qui fait l'ob-. ~
jet de la présente invention, un procede ne présentant pas les inconvenients des procédés de l'art antérieur, ce procéde de fabrication de dispositifs à fibres creuses étant caractérise , en ce que:
a~ l'on enroule au moins une fibre creuse autour et au contact d'une paire de supports places à une certaine distance l'un de -l'autre, de manière à obtenir des spires plates de fibres creuses, chaque spire faisant un coude autour de chaque support et ayant deux longueurs sensiblement rectilignes entre lesdits supports, b) au fur et à mesure de leur obtention, l'on fait avancer les spires de fibres creuses jusqu'à vers les extremites desdits supports grâce à un mouvement de ces derniers, de manière à
avoir au moins des longueurs sensiblement rectilignes de fibres creuses qui aient quitte lesdits supports.
L'objet de la présenté invention se rapporte également à un appareil pour la mise en oeuvre du procédé. Cet appareil se caractérise en ce qu'il comprend en combinaison, notamment:
une paire de supports distants l'un de l'autre; des moyens pour enrouler au moins une fibre creuse autour de ces supports de manière à obtenir des spires plates de fibres creuses, et des moyens pour mettre en mouvement les supports et faire avancer les spires sur les supports jusque vers leurs extremites.
Il est bien entendu que, dans la présente demande, par l'expression fibre creuse, on désigne des fibres de forme tubulaire, c'est-à-dire comportant en leur sein un canal continu disposé sensiblement selon l'axe de la fibre.
Les fibres creuses utilisables selon l'invention peuvent être de tout type connu et en tout materiau convenable, notamment en materiau macromoleculaire naturel, artificiel ou ,~J

101;~;~;~7 "
synthétique. En particulier il peut s'agir des fibres men-tionnées dans les brevets français 1,307,979, 1,586,563,

2,017,387 ct américain 3,674,628. Ces fibres peuvent être homo-gènes, microporeuses ou amisotropes (c'est-à-dire à peau).
Elles peuvent être obtenues par voie fondue, par voie sèche .
-~: (évaporation de solvant) ou par voie humide (coagulation).
La nature précise des fibres creuses est choisie en fonction de l'application envisagée et naturellement pour des opérations de simp1e ochenqe thermique 1es fibres creuses '' .
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utilisées seront imperméables aux fluides circulant sur leurs parois externe ou interne et en matériaux tels que ceux décrits notamment dans le brevet américain 3 315 740.
Les fibres utilisables selon l'invention ont un diamètre extérieur généralement inférieur à 1,5 mm, de préférence inférieur à 0,75 mm. généralement supérieur à 5 microns. De préférence le diamètre extérieur des fibres creuses est supérieur ~à 300 microns pour des dispositifs utilisés comme reins ou poumons artificiels.
L'épaisseur de leur paroi est généralement comprise entre l et lO0 microns.
La description de la présente invention sera mieux com-prise à l'aide des figures ci-jointes qui illustrent de facon schématique, à titre d'exemples non limitatifs et sans échelle déterminée, des modes de réalisation particuliers d'appareils permettant de mettre en oeuvre le procédé revendiqué.
La figure l est une vue de face d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention.
La figure 2 est une section partielle de cet appareil selon la ligne II-II de la figure l.
La figure 3 est une section selon la ligne II-II de la figure 1 pour une variante dans le système de récupération des spires plates de fibres creuses.
La figure 4 est une vue très schématique montrant un certain nombre de spires plates de fibre creuse.
La figure 5 est une vue de face d'une variante de réali-sation d'un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention.
La figure 6 est une section selon VI-VI de la figure 5.
Les figures 7 et 8 sont des sections selon la ligne VI-VI de la figure 5 pour des variantes de réalisation pour main-tenir les spires de fibre creuse.
La figure 9 est une vue de dessus d'une variante de 1064'Z37 réalisation d'un appareil semblable à celui de la figure 5.
La figure 10 est une section selon X-X de la figure 9.
Les figures 11 à 14 montrent des dispositifs à fibres creuses que permettent d'obtenir les appareils des figures précéden-tes.
La figure lS est une variante de réalisation de l'appareil -de la figure 1.
Tout au long de la description qui va suivre il sera notamment question de spires plates de fibres creuses. La figure 4 représente de façon très schématique trois spires plates de fibre creuse (représentée par un trait plein), chaque spire comprenant deux longueurs (3) sensiblement rectilignes et un coude (9) ~ proximité de chaque extrémité des longueurs (3).
:
Généralement les spires plates obtenues avec les appareils décrits ci-après pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente inven-tion ont des longueurs (3) sensiblement parallèles entre elles.
En ce qui concerne plus particulièrement chaque longueur (3) sensiblement rectiligne d'un spire, il doit être également précisé, qu'elle peut 8tre constituée par une torsade de fibres creuses, j 20 par exemple une torsade de deux fibres creuses enrouLées l'une autour de l'autre telle que celle des brevets français 2231 787 et 2265 883.
La figure 1 représente un mode de réalisation d'un appareil selon la présente invention. Cet appareil comprend des moyens (1) pour enrouler au moins une fibre creuse (2) autour d'une paire de supports de manière à obtenir des spires plates de fibre -~ creuse. Ces moyens (1) comprennent un cadre (4) avec deux bobines (5) et des guide-fils (6) pouvant également servir à assurer la . tension désirée des fibres creuses (2) au moment de leur enroulement autour de la paire de supports, mieux décrits ci-après. Dans l'appareil schématisé figure 1, le cadre (4) comprend avantageuse-ment deux bobines (5) de fibre creuse (2), l'axe de chacune de ~.o64Z37 ces bobines (5) étant à égale distance de l'axe (11) de rotation du cadre (4), pour un bon équilibrage lors de la rotation de ce cadre (4). Mais le nombre de bobines peut être plus grand et il peut dans certains cas être ramené à une seule bobine. Comme cela a été mentionné ci-avant, chaque bobine (5) peut comprendre plusieurs fibres et dans ce cas elles sont avantageusement sous forme de torsade. Pour la simplification du dessin,les moyens d'entra~nement en rotation du cadre (4) n'ont pas été représentés.
Lors de la rotation du cadre (4) autour de son axe (11), les fibres (2) sont déposées autour de deux supports constitués par des tiges ~16) au moins partiellement filetées en rotation sur elles-mêmes autour de leur axe longitudinal (17), grâce à des moyens d'entraînement non représentés pour la simplification du dessin. Les fibres creuses (2) sont déposées plus précisément sur la partie filetée (18) de ces tiges (16) et les spires de fibres ainsi obtenues se déplacent sur ces tiges (16) selon les flèches parallèles à leurs axes (17) sur la figure 1, grâce à la rotation sur elles-mêmes desdites tiges (16) et au sens de leur filetage. Les spires en déplacement forment des coudes (9) dans leur parties au contact avec ces tiges. Il n'est pas nécessaire que ces tiges (16) soient filetées sur toute leur longueur, mais il est nécessaire que ces tiges (16) soient au moins filetées dans la zone (18) où les fibres prennent appui sur ces tiges.
Ainsi lorsqu'une tige (16) n'est filetée que partielle-ment, la rotation de la tige (16) sur elle-même éloigne la fibre (2) de l'endroit où elle vient d'être déposée et les spires deve-nant adjaconto~ entro 01109 dan~ la zono non filet~o, olles seront poussées par les spires en provenance de la zone (18) filetée.
Les spires de fibres creuses sont ainsi en mouvement et se dépla-cent sur les tiges (16) jusqu'à ce qu'elles les quittent. Avanta-geusement, lorsque les deux tiges (16) ont leurs axes (17) parallè-les entre eux, le profil d'au moins une des deux tiges (16) est ~064Z37 tel que les fibres puissent se détendre au cours de leur avance-ment sur les tiges (16). Pour cela au moins une des deux tiges (16) a avantageusement un profil légèrement conique comme cela est représenté schématiquement sur la figure 1. Le fait que les fibres puissent se détendre progressivement présente l'avantage que lorsqu'elles quittent les tiges (16) elles n'ont pas tendance à se détendre brusquement comme un élastique que l'on rel~cherait d'un seulcoup après l'avoir quelque peu tendu. Ainsi, grace à cette détente progressive, les spires conservent sensiblement leur configuration en quittant les tiges (16). I1 doit être signalé, à titre de variante, que cette détente des fibres, au cours de leur avancement sur les tiges (16), peut être obtenue non pas par . le profil d'au moins une des tiges, mais par leur positionnement relatif. Ainsi les tiges (16) peuvent, par exemple, être de section circulaire égale sur toute leur longueur et leurs axes (17) longitudinaux peuvent être concourants.
Lorsque les spires quittent les tiges (16) elles peuvent tomber directement dans une enceinte ~20) comme cela est représenté
figure 3. Dans ce cas il peut être judicieux de disposer le fond de l'enceinte (20) le plus près possible de llextrémité (12) de chaque tige (16) au début du dépôt des spires dans l'enceinte, puis de descendre progressivement ladite enceinte au fur et à
mesure du dépôt. On peut également prévoir de donner un mouvement de vibration à ladite enceinte (par des moyens connus non repré-sentés), pour une répartition plus homogène et plus rapide des spires dans celle-ci. La section de l'enceinte de la figure 3 est sensiblement circulaire, mais elle peut avoir tout autre profil, notamment en U.
La figure 2 représente un autre mode de récupération des spires lorsqu'elles quittent l'extrémité (12) des tiges (16).
Un film support (23) (ou plusieurs sensiblement parallèles entre eux), légèrement tendu, recueille les spires lorsqu'elles quittent ~064Z37 l'extrémité (12) de chaque tige (16) et épouse la forme de l'enceinte (20) à mesure que les spires y sont poussées. Quel que soit celui des deux modes de récupération des spires dans l'enceinte (20), lorsque cette dernière en a un nombre suffisant on la ferme longitudinalement de manière étanche puis on procède à la réalisation des parois d'étanchéité aux extrémités de l'en-ceinte (20). Dans l'enceinte représentée figure 1 on pourra réaliser une paroi d'étanchéité à chaque extrémité, par exemple par empotage au moyen de colle. Il suffira ensuite de sectionner à proximité des extrémités des spires pour ouvrir les fibres.
Lorsqu'on veut ne réaliser qu'une paroi d'extrémité ou ne sectionner les spires qu'à proximité d'une des deux parois ; d'étanchéité, il est avantageux de prévoir une enceinte (20) ayant ~j des dimensions telles et positionnée de facon telle qu'à une extrémité de l'enceinte les spires ne dépassent pas lorsqu'elles y sont déposées, tandis qu'à l'autre extrémité elles dépassent.
L'extrémité des spires sectionnées sera celle dépassant de l'enceinte.
Avec l^appareil représenté figure 1 il est possible, à titre de variante, de réaliser la ou les parois d'étanchéité
d'extrémité en procédant à une pulvérisation locale et contrôlée de colle par tout moyen connu, par exemple juste avant que les spires aient quitté les tiges (16). On réalise ainsi les parois d'étanchéité par enduction en continu des spires lors de leur avancement sur les tiges.
Les colles utilisées pour la mise en oeuvre du procédé
avec l'appareil décrit ci-avant et avec ceux dont il est question ci-après sont généralement des colles ~ base de résines époxy telles que celle décrite dans les brevets francais 2 126 208 et 1 307 979 ou des colles à base d'esters cyanoacryliques, de résines silicone ou polyuréthannes.

A titre de variante de l'appareil selon la figure 1 - ` 1064Z37 décrit ci-avant, celui-ci peut comporter deux tiges (16) qui ne sont pas du tsut filetées et sont à une certaine distance l'une de l'autre. Comme pour l'appareil précédemment décrit, chaque fibre creuse (2) est enroulée autour de ces deux tiges de manière à
obtenir des spires plates de fibres creuses. Ces spires plates avancent en glissant sur ces tiges, avantageusement lisses, grâce à un mouvement vibratoire qui est imposé à ces dernières par des moyens connus. Avantageusement au moins une de ces deux tiges lisses a un profil tel que les spires puissent se détendre au cours de leur glissement sur lesdites tiges. Mais les fibres, au cours de leur glissement sur ces tiges, peuvent être détendues, non pas par le profil d'au moins une des tiges, mais par le posi-tionnement relatif de ces derni~res. Ainsi les deux tiges peuvent être rigoureusement identiques entre elles, par exemple avoir une section circulaire égale sur toute leur longueur, mais dans ce cas les axes longitudinaux de ces deux tiges peuvent être concourants.
La figure lS représente une variante de l'appareil de la figure 1 dans lequel chaque tige ~16) est remplacée par une paire de poulies (25, 26) autour de chacune desquelles tourne une courroie.
Ces poulies sont en rotation grâce à des moyens d'entrainement non représentés, et les fibres (2) en provenance des bobines (5) et passant par les guide-fils (6) sont enroulées autour des brins (27) de chacune des courroies les plus éloignées l'un par rapport à l'autre. Ces brins (27) tournent dans le sens indiqué par la petite flèche située sur eux dans la figure 15. Ainsi la fibre creuse (2) est enroulée autour des brins (27), constituant des supports, et forment des spires à leur contact. Le mouvement de chaque courroie entraine les spires vers l'enceinte (20) et ces dernières quittent leurs supports (27) vers les poulies inférieures (26). Il est avantageux que la gorge de chaque poulie (26) soit légèrement inférieure au diamètre de la courroie. Toutefois chaque courroie n'est pas nécessairement à section circulaire. Chaque courroie peut en outre comprendre, sur sa partie à l'extérieur de la gorge des poulies (25 ou 26), un profil avec par exemple des crans dans lesquels se déposent les fibres (2) formant les spires.
Les droites, dans un même plan, passant par l'axe de rotation des poulies 25 et 26 peuvent être parallèles entre elles (comme dans le cas de la figure 15) et il est alors avantageux ~u'au moins une des deux poulies (26) soit de diamètre inférieur aux poulies (25) pour que les spires puissent se détendre au cours I de leur avancement. On peut aussi réaliser l'appareil avec des poulies 25 et 26, toutes de même diamètre, m~is dans ce cas il est avantageux que les droites passant par les axes de rotation de ces poulies soient concourantes.
La figure 5 représente un autre mode de réalisation d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente inven-tion. Cet appareil comprend tous les éléments dont il a été
question pour l'appareil de la figure 1 précédemment décrit ;
, seul le système de récupération des spires est différent. En effet ces dernières ne sont plu9 récupérées dans une enceinte (20), mais sont enroulées en continu, grâce à des fils ou rubans (13), autour d'un mandrin ~7) dont l'axe (8) est sensiblement orthogonal à l'axe (11) de rotation du cadre (4). Ainsi cet appareil selon la figure 5 comporte également un cadre (4) avec des bobines (5) de fibres creuses (2) pouvant être éventuellement sous forme de torsades et passant par les guide-fils (6).
Lors de la rotation du cadre (4) autour de son axe (11), grâce à des moyens d'entrainement non représentés pour la simpli-fication du dessin, les fibres creuses (2) sont déposées autour de deux supports constitués par des tiges (16) au moins partielle-ment filetées, en rotation sur elles-mêmes autour de leur axe longitudinal (17), grâce à des moyens d'entraînement non repré-sentes. Ces tiges (16) sont au moins partiellement filetées dans la partie (repérée en 18 sur la figure 5) où les fibres creuses (2) sont déposées par enroulement grâce à la rotation du cadre (4). La rotation des tiges (16) autour de leur axe (17) et le sens de leur filetage permettent l'avance~ent des spires de fibres creuses sur ces tiges (16) dans le sens des flèches parallèles aux axes (17) sur la figure 5. Les spires en déplace-ment forment ainsi des coudes (9) dans leur partie au contact des tiges (16), tandis que chaque spire de fibre creuse à chacune de ses longueurs (31 sensiblement rectiligne de part et d'autre d'un plan passant par l'axe (17) de chacune des tiges filetées (16). Les tiges (16) peuvent ainsi avoir une partie filetée (18), suivie d'une partie (19) lisse et non filetée sur laquelle les spires en provenance de la partie filetée viendront en contact entre elles et se pousseront pour aller jusqu à l'extrémité (12) des tiges (16) et les quitter. Cependant les tiges (16) peuvent être filetées sur toute leur longueur et on peut ainsi maintenir un écartement contrôlé entre les spires successives de fibres creuses au moment où élles quittent l'extrémité (12) des tiges ~16). Avantageusement au moins une des deux tiges (16) a un profil tel (ou est positionnée de façon telle par rapport à
l'autre) que les spires de fibres creuses peuvent se détendre au cours de leur avancement sur les tiges (16). Pour cela les tiges ~16) ont généralement un profil au moins partiellement conique notamment dans le cas où les axes (17) des tiges (16) sont parallè-les entre eux. Dans le cas de la figure 5Ichaque tige (16) comprend une partie filetée (16) conique suivie d'une partie lisse (19) cylindrique. Mais une tige (16) peut avoir une partie cylindrique filct~e suivie d'une partie lisse conique, ou être conique sur toute sa longueur. A titre de variante une tige (16) peut même être filetée sur toute sa longueur et avoir un pas variable, décroissant par exemple entre la partie (18) où la fibre est déposée par enroulement et l'extrémité (12) de la tige. Une tige (16) peut en variante avoir un profil externe sensiblement ~o64Z37 constamment cylindrique tandis que le diamètre en fond de filet est décroissant et permet ainsi aux spires de se détendre au cours de leur avancement sur lesdites tiges. La détente des spires de fibres creuses peut également être obtenue grâce au positionnement relatif des deux tiges (16), notamment lorsque leurs axes longitudinaux (17) sont concourants, comme cela a déjà
été signalé pour l'appareil de la figure 1.
Après que les spires de fibres creuses aient quitté

l'extrémité (12) des tiges (16) en rotation, elles ~ont enroulées autour d'un mandrin (7~ grâce aux fils ou rubans (13) qui s'enrou-lent eux-mêmes autour dudit mandrin (7) à proximité de ses extré-mités. Ce mandrin (7) tourne autour de son axe longitudinal (8) grâce à des moyens non représentés. Le mandrin (7) peut avoir sa partie'centrale pleine ou vide, selon son axe longitudinal (8).
Eventuellement si sa partie centrale est vide, elle peut être en communication avec sa surface externe ; on peut ainsi avoir un mandrin ayant un canal central longitudinal relié par des perfora-tions à la surface externe du mandrin. Un mandrin peut même etre constitué par un tube perforé. La section droite du mandrin (7) peut être de forme quelconque, mais elle est avantageusement circulaire.
En ce qui concerne les fils ou rubans (13), ils sont d'e faible épaisseur, généralement comprise entre 0,05 et 2mm et de préférence entre 0,1 et 1 mm. La largeur-des rubans est en géné-ral inférieure à 5 cm et de préférence inférieure ~ 3 cm. Ces fils ou rubans (13) peuvent être en matière synthétique telle que les polyamides ct lcs polyesters, ou en mati~re naturellc telle que le coton par exemple. Ces rubans (13) peuvent être tressés, tricotés, tissés ou en matière non tissée avec une multituae de petits trous.
La figure 6 montre un mode de positionnement d'un ruban (13) par rapport aux spires de fibres creuses. Dans le cas de cette figure 6, le ruban (13), représenté en trait épais, se trouve entre les deux longueurs (3) sensiblement rectilignes de chaque spire. Sur la figure 6 qui est très schématique, les longueurs (3) de spires sensiblement rectilignes ont été exagéré-ment écartées dans la zone où elles sont sur la partie filetée (18) conique des tiges (16). chaque ruban (13) provient d'une bobine dlalimentation (15) et passe dans un bac encolleur (14) dans lequel il est recouvert, au moins sur une partie de sa largeur, par une colle. Les tiges (16) sont généralement position-nées de fa~on telle que leurs axes.(17) soient à peu près cons-tamment dans un plan tangent au mandrin (7) et à son enroulement (de spires) au fur et à mesure de ce dernier.
Pour cela l'appareil peut comprendre des moyens non : représentés, soit pour permettre d'éloigner de facon contrôlée le mandrin (7) des tiges (16~ qui sont alors fixes (dans l'espace), soit au contraire pour éloigner de facon contrôlée les tiges (16) du mandrin (7) qui est alors fixe (dans l'espace). La vitesse d'avancement des rubans (13) est sensiblement égale à la vitesse d'avancement des spires à proximité des extrémités (12) des tiges (16).
Les figures 7 et 8 illustrent des variantes du procédé
décrit préaédemment pour la figure 5. Dans la figure 7 il est prévu, à chaque extrémité de mandrin (7), deux rubans (13) pour l'enroulement et le maintien des spires au moment o~ elles quittent l'extrémité (12) de la tige (16). Un ruban (13), est disposé entre les spires, tandis qu'un autre ruban (13), est disposé à l'extéri-eur dcs spircs ct vicnt tangcnter ces dcrni~res lorsqu'clles quittent les tiges (16).
Dans la variante de la figure 8, le ruban entre spires a été supprimé et seul le ruban (13) à l'extérieur des spires assure leur maintien lorsqu'elles quittent l'extrémité (12) des tiges (16).

Le procédé mis en oeuvre avec l'appareil selon les figures 5, 6, 7 et 8 a été décrit jusqu'à maintenant avec des rubans (13) recouverts de colle par passage dans des bacs encol-leurs, ceci correspondant à un mode de réalisation des parois d'étanchéité par enduction. Mais'on peut réaliser l'enroulement des spires autour du mandrin (7) sans encoller au préalable les rubans (13). On procède alors à un empotage terminal ultéri-eur, par exemple par moulage, lorsque l'enroulement des spires autour du mandrin est suffisant.
A titre de variante il est possible d'enrouler autour du mandrin (7) des fils ou des rubans entre les fils ou rubans (13) se trouvant aux extrémités du mandrin. Ces fils ou rubans ` intermédiaires espacés les uns des autres peuvent assurer une meilleure répartition du fluide circulant à l'extérieur des fibres creuses, surtout lorsque ces dernières ne sont pas sous forme de torsades, dans les dispositifs à fibres creuses que le procédé
selon la présente invention permet d''obtenir.
L'appareil représenté figure 5 permet de préparer plus généralement des dispositifs à fibres creuses dont les deux extrémités de ces dernières seront dans des parois d'étanchéité
distinctes et seront ouvertes par tranchage. Cependant, avec cet appareil, on peut préparer des dispositifs à fibres creuses dans lesquels ces dernières sont sous forme d'épingles (de U) disposées le long d'un mandrin (7). Pour cela il est avantageux de disposer ' l'une des tiges (16) de manière à ce que les coudes qui la quittent se déposent sur le mandrin sans en dépasser.
~ voc l'al~)ar:oil selon la figuro 5 il eg~ ~gal~ on~
possible d'obtenir des faisceaux de fibres creuses sans mandrin central. Pour cela on peut avoir à l'emplacement de chaque extré-mité du mandrin (7) précédemment utilisé, un petit cylindre defaible diamètre, en rotation autour de son axe et sur lequel un ruban (13) vient s'enrouler.

Les figures 9 et 10 représentent une variante de l'appa-reil de la figure 5 précédemment décrit pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. Cet appareil comprend tous les éléments essentiels décrits pour l'appareil de la figure 5. C'est pour cela qu'il a été jugé inutile d'en représenter une vue de face. Cet appareil comprend ainsi un cadre (4) en rotation autour d'un axe (11) avec des bobines ~5) de fibres creuses et des guide-fils (6) non représentés figure 9. Cet appareil comprend de même des tiges (16) au moins partiellement filetées (dont seules les extrémités 12 sont représentées figure 9) en rotation autour de leur axe longitudinal (17) et sur lesquelles les spires de fibres creuses peuvent se détendre au cours de leur avancement, grâce au profil de ces tiges (16) ou à leur positionne-ment relatif. Ces dernières peuvent être exécutées selon toutes les variantes de réalisation prévues lors de la description de l'appareil de la figure 5.
La différence essentielle entre l'appareil de la figure 5 et celui des figures 9 et 10 provient du fait que dans ce dernier, les spires de fibres creuses sont sectionnées à leurs extrémités (à proximité des extrémités de leurs longueurs 3 sensiblement rectilignes) par exemple juste avant le moment où elles quittent les extrémités (12) des tiges (16) alors qu'elles sont maintenues à chaque extrémité par deux rubans (13) ou par deux fils s'enrou-lant chacun autour d'un mandrin distinct. Ainsi (voir figure 10) les tronçons 3a de fibres creuses qui sont d'un côté du plan passant par l'axe (17) des tiges (16) s'enroulent autour du mandrin 7a, tandis que les tronçons (3b) qui sont de llautre côté de ce ; même plan s'enroulent autour du mandrin 7a, tandis que les tronçons (3b) qui sont de l'autre côté de ce même plan s'enroulent autour du mandrin 7b, après que les spires aient été coupées à leurs ex-trémités aux repères (10~ de la figure 9 par des moyens de section-nement.

:10~i4Z37 L'appareil de la figure 10 a été représent~ avec des rubans 13a et 13b passant par des bacs encolleurs 14a et 14b.
Ce mode de réalisation de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention correspond plus précisément au cas où les parois d'étanchéité des dispositifs à fibres creuses que l'on prépare sont réalisés par enduction au fur et à mesure de l'enroulement des rubans autour d'un mandrin. Cependant lorsqu'on veut réaliser ces parois par un empotage ultérieur, il n'est pas ; nécessaire de faire passer ces rubans dans des bacs encolleurs.
10Comme pour l'appareil précédemment décrit figure 5, on peut enrouler sur chaque mandrin des rubans ou fils intermédi-; aires entre les rubans ou fils d'extrémité, cette disposition améliorant la circulation du fluide à l'extérieur des fibres creu-ses, surtout lorsque ces dernières ne sont pas sous forme de torsades.
A titre de variante de l'appareil des figures 9 et 10 on peut prévoir, au lieu ~'enrouler les longueurs de fibres creuses autour de deux mandrins, de les enrouler autour de deux petits cylindres situés à proximité des extrémités des spires et autour desquels s'enroulent les fils ou rubans, cette disposition permet-tant ainsi dlobtenir des faisceaux de fibres creuses.
A titre de variante des appareils décrits dans ce texte pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, il doit être signalé que chaque tige (16) peut être remplacée par deux éléments adjacents dont le mouvement de l'un par rapport à l'autre est analogue au mouvement des éléments d'entraînement des tissus sous le "pied de biche" d'une machine à coudre. Les fibres creuses (2) sont ainsi déposées (par enroulement) sur chaque paire d'éléments dont il est question ci-avant et avancement sur ces derniers grâce a leur mouvement relatif l'un par rapport à l'autre. Chaque élément peut ainsi avoir un profil analogue à celui d'une crémaillere, et le profil ou le positionnement relatif des éléments de chaque support peut être tel que les spires puissent se détendre au cours de leur avancement sur lesdits éléments.
Les dispositifs ~ fibres creuses que le procédé et l'appareil selon la présente invention permettent d'obtenir sont munis d'une enceinte (20) et des tubulures (21) adéquates, comme cela est mieux représenté figures 11 à 14. Cette enceinte (20) peut-être fixée aux parois d'étanchéité (22) comprenant notamment de la colle , on peut considérer que dans ce cas le dispositif n'est plus d~montable. Mais dans d'autres modes de réalisation des disposi~ifs, non représentés, que le procédé selon l'invention permet de préparer, les parois d'étanchéité (22) peuvent comprendre à leur périphérie, des joints toriques par exemple, ce qui permet le démontage ultérieur du dispositif, c'est-à-dire le changement des fibres creuses en cas de besoin. Dés dispositifs semblables sont par exemple décrits dans le brevet américain 3 4Z2 008. Des dispositifs avec les parois d'extrémité (22) fixées à l'enceinte : (20) sont essentiellement obtenus selon le procédé mis en oeuvre avec l'appareil des figures 1 à 3. La figure 11 montre un tel 20 dispositif avec quatre tubulures (21) pour le passage des fluides dans des opérations d'échange (par exemple rein artificiel à
hémodialyse ou poumon artificiel): deux tubulures (celles corres--: pondant aux flèches à deux chevrons) permettent la circulation d'un . fluide à l'extérieur des fibres creuses, tandis que les deux autres tubulures (flèches à un seul chevron) permettent la circulation -~ d'un fluide à l'intérieur des fibres. Pour les opérations de sépa-ration (osmosc invcrse, ultrafiltration) le dispositif de la figurc ~ 11 peut ne comporter que trois tubulures et les fibres creuses sont alors avantageusement sous forme d'épingles avec leurs coudes (9) comprises dans une paroi d'étanchéité (22), comme cela est : representé figure 12 pour un dispositif qui a été obtenu avec l'appareil selon la figure 5. Le dispositif selon la figure 12 a ainsi été obtenu, par enroulement de rubans (13), non représentés, autour de petits cylindres ~24), en utilisant l'appareil selon la figure 5.
Toutefois ce dispositif de la figure 12 peut être réalisé
avec quatre tubulures, avec les longueurs de fibres creuses ouvertes à chaque extrémité de chaque paroi d'étanchéité, grâce a l'appareil des figures 5 à 10.
Les figures 13 et 14 correspondent à des dispositifs obtenus avec l'appareil des figures 5 à 10 lorsque les fils ou rubans (13) d'extrémité, non schématisés sur ces figures, sont enroulés autour d'un mandrin (7). Ces dispositifs des figures 13 et 14 peuvent ne comprendre que trois tubulures (21), et lorsque les fibres sont sous forme d'épingles ils sont préparés avec l'appaFeil des figures 5 à 8.

Claims (22)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit :

1. Procédé de préparation de dispositifs à fibres creuses, caractérisé en ce que :
a) on enroule au moins une fibre creuse autour et au contact d'une paire de supports placés à une certaine distance l'un de l'autre, de manière à obtenir des spires plates de fibre creuse, chaque spire faisant un coude autour de chaque support et ayant deux longueurs sensiblement rectilignes entre lesdits supports, b) au fur et à mesure de leur obtention, on fait avancer les spires de fibres creuses jusque vers les extrémités desdits supports grâce à un mouvement de ces derniers, de manière à avoir au moins des longueurs sensiblement rectilignes de fibre creuse qui aient quitté lesdits supports.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil d'au moins un des supports est tel que les spires plates de fibres creuses obtenues puissent se détendre au cours de leur avancement sur lesdits supports.

3, Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le positionnement des supports l'un par rapport à l'autre est tel que les spires de fibres creuses obtenues puissent se détendre au cours de leur avancement sur lesdits supports.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les supports comprennent chacun une tige au moins partiellement filetée et en rotation sur elle-même.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les supports comprennent chacun deux éléments adjacents animés d'un mouvement identique à celui du "pied de biche" d'une machine à coudre.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les supports comprennent chacun une tige animée d'un mouvement vibratoire.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que en outre :
a) on réalise une paroi d'étanchéité à proximité d'au moins une des extrémités des longueurs sensiblement rectilignes des spires de fibres creuses, après qu'elles aient quitté lesdits supports, b) on sectionne au moins l'extrémité des longueurs sensiblement rectilignes des spires située vers la paroi d'étan-chéité.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que en outre :
a) on recueille les spires obtenues dans une enceinte, b) on réalise une paroi d'étanchéité à proximité d'au moins une des extrémités des longueurs sensiblement rectilignes des spires, cette extrémité se trouvant elle-même à proximité d'une extrémité de l'enceinte, c) on sectionne au moins l'extrémité des longueurs sensiblement rectilignes des spires située vers la paroi d'étan-chéité.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 7 ou 8 caractérisé en ce que l'on maintient les spires, avant qu'elles quittent lesdits supports, par des fils ou rubans disposés au moins vers les extrémités des longueurs sensiblement rectilignes desdites spires.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
- on maintient les spires avant qu'elles quittent lesdits supports par des fils ou rubans disposés au moins vers les extrémités des longueurs sensiblement rectilignes desdits spires, - on enroule les spires, après qu'elles aient quitté
lesdits supports, maintenues par des fils ou rubans disposés au moins vers les extrémités des longueurs sensiblement rectilignes desdites spires, - on enroule les spires, après qu'elles aient quitté
lesdits supports, maintenues par des fils ou rubans, autour d'un axe sensiblement orthogonal à l'axe d'enroulement de la fibre creuse autour des supports, - on réalise une paroi d'étanchéité à proximité d'au moins une des extrémités des longueurs sensiblement rectilignes des spires de fibre creuse, - on sectionne au moins l'extrémité des longueurs sensiblement rectilignes des spires vers la paroi d'étanchéité.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on enroule les spires de fibre creuse autour d'un mandrin.

12. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que en outre .
a) on maintient les spires de fibres, avant qu'elles quittent les supports, par des fils ou rubans disposés au moins vers chaque extrémité des longueurs sensiblement rectilignes des spires, b) on sectionne chaque spire à proximité des extrémités de leurs longueurs sensiblement rectilignes de manière à obtenir deux groupes distincts de tronçons de fibres creuses, c) on dispose chaque groupe de tronçons de fibres creuses de manière à ce que ces tronçons de fibres soient compris entre deux parois d'étanchéité situées dans des plans différents.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque groupe de tronçons de fibres creuses est enroulé
autour d'un axe sensiblement orthogonal à l'axe d'enroulement de la fibre creuse autour des supports.

14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque groupe de tronçons de fibres creuses est enroulé
autour d'un mandrin dont l'axe est sensiblement orthogonal à l'axe d'enroulement de la fibre creuse autour des supports.

15. Appareil pour la préparation de dispositifs à
fibres creuses, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison, notamment:
a) une paire de supports, distants l'un de l'autre, b) des moyens pour enrouler au moins une fibre creuse autour desdits supports de manière à obtenir des spires plates de fibres creuses, c) des moyens pour mettre en mouvement lesdits supports et faire avancer lesdites spires sur lesdits supports jusque vers leurs extrémités.

16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que la paire de supports comprend deux tiges au moins partielle-ment filetées animées d'un mouvement de rotation.

17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que les tiges au moins partiellement filetées ont un profil ou un positionnement relatif tel que les spires de fibres creuses puissent se détendre au cours de leur avancement sur lesdites tiges.

18. Appareil selon la revendication 16 ou 17, caracté-risé en ce que les tiges, au moins partiellement filetées, sont coniques au moins sur une partie de leur longueur.

19. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que chaque support comprend deux éléments adjacents animés d'un mouvement identique à celui du "pied de biche" d'une machine à coudre.

20. Appareil selon la revendication 15, caractérisé
en ce que chaque support comprend une tige animée d'un mouvement vibratoire.

21. Appareil selon l'une des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que les supports ont un profil ou sont position-nés de manière telle que les spires de fibres creuses puissent se détendre au cours de leur avancement sur lesdits supports.

22. Appareil selon la revendication 15, caractérisé
en ce que la paire de supports est constituée essentiellement par les brins les plus éloignés de deux courroies de transmission dans un même plan.