CH707176A1 - Céramique active. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles. L’invention porte également sur matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles obtenu selon ledit procédé de traitement de surface ainsi qu’un procédé de régénération des propriétés nettoyantes dudit matériau métallique rigide selon l’invention.
Description
DOMAINE DE L’INVENTION
[0001] La présente invention concerne un procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide destiné au nettoyage de textiles. L’invention porte également sur matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles obtenu selon ledit procédé de traitement de surface ainsi qu’un procédé de régénération des propriétés nettoyantes dudit matériau métallique rigide selon l’invention.
DISCUSSION DE L’ART ANTERIEUR
[0002] Le perchloréthylène est un solvant largement répandu dans les pressings et les laveries automatiques disposant de machines à nettoyage à sec. Suite à des intoxications et aux alertes lancées par diverses associations, les gouvernements s’engagent de plus en plus à interdire progressivement son utilisation. En effet, le perchloroéthyîène est un solvant chloré utilisé dans plus de 90% des pressings pour le nettoyage à sec. Or, il est classé comme cancérogène probable (CMR 2A) par le CICR. En cas d’exposition fréquente et intense, le perchloréthylène peut se révéler très toxique pour les reins et le système nerveux, et provoquer des irritations des yeux et des voies respiratoires, ainsi que des vertiges et des nausées.
En 2011, plus de 500 000 tonnes de détergents pour laverie industrielle de linge, ont été utilisés rien qu’en France. Sur ces 500 000 tonnes plus de 8 tonnes de perchloétylène ont été émis dans l’environnement. Au-delà des effets nocifs connus des phosphates, Je perchloétylène relargué sous forme gazeuse dans l’air, peut provoquer cancer et bien d’autres effets négatifs sur l’environnement et l’être humain.
[0003] Pour 2012, le constat est tout aussi accablant, selon François Veillerette porte-parole de Générations Futures et André Cicolella porte-parole du RES, il est déclaré que: «Plus de 8200 tonnes de perchloétylène sont utilisées chaque année dans nos pressings malgré les risques sanitaires encourus. Nos organisations pensent que l’utilisation d’un produit dont la dangerosité est connue officiellement depuis longtemps est inacceptable alors même que des alternatives existent (...). Nous demandons que les autorités responsables interdisent dans les meilleurs délais l’utilisation du perchloétylène dans les pressings».
[0004] Un objet de la présente invention, a pour but de remplacer l’utilisation de détergents chimiques classiques par un système de lavage non polluant, fonctionnant dans tout type de système de nettoyage comme par exemple une machine à laver, ledit système étant réutilisable indéfiniment et fonctionnant à basses températures. De plus la présente invention apporte une solution économique et durable notamment dans le traitement des conditions antibactériennes, conditions indispensables dans le cadre des milieux de la blanchisserie hospitalière.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
[0005] La présente invention concerne un procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles, ledit procédé de traitement de surface comprenant les étapes de:
a) céramisation ou d’anodisation de ladite surface dudit matériau métallique rigide de manière à créer une porosité résiduelle sur la dite surface,
b) imprégnation de la surface poreuse obtenue par des bio-polymères présentant une fonction de type antimicrobienne, tensio-active et/ou olfactive.
[0006] L’invention concerne également un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles obtenu selon le procédé de traitement de surface conformément à la présente l’invention.
[0007] Un autre objet de l’invention concerne un procédé de régénération des propriétés nettoyantes de matériaux métallique rigides usés comprenant une étape de ré imprégnés de leurs surfaces poreuses par des bio-polymères présentant une fonction de type antimicrobienne, tensio-active et/ou olfactive.
[0008] D’autres objets apparaîtront à la lecture de description détaillée de l’invention et des figures.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0009] Fig. 1 : illustrant le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide selon un mode de réalisation de la présente invention. Fig. 2 : exemples de pièces de moulages rigides selon l’invention. Fig. 3 : illustration des propriétés de la couche céramisée (épaisseur, dureté et porosité résiduelle en surface).
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
[0010] La présente invention permet de nettoyer diverses surfaces comme par exemple des tissus ou tout type de textiles et ce par l’utilisation de bio-surfactants, bio-polymères à terminaisons fonctionnalisées.
[0011] Ces bio-surfactants sont contenus dans des réservoirs, à savoir les porosités de surface d’objets ou matériaux métalliques rigides, dont la porosité résiduelle est issue d’un procédé de traitements de surface d’alliages métalliques. Ce procédé consiste en l’oxydation du substrat (matériau métallique rigide) pour obtenir en surface une couche avec des propriétés mécaniques performantes (résistance à l’usure, dureté...).
[0012] Lesdits objets ou matériaux métalliques rigides peuvent être aussi bien des pièces obtenues par thermoformage ou par un procédé d’usinage conventionnel.
[0013] Par «matériaux métalliques rigides» on entend aussi bien des tambours de machines à laver que des objets de toute forme comme par exemple des sphères, dodécaèdres, tiges. Lesdites formes sont quelconques et présentent un volume plein ou évidé et une taille de l’ordre de quelques millimètres à quelques centimètres de diamètre ou de long.
[0014] L’action des biopolymères peut-être diverse, telles qu’anti-bactérienne, tensio-active, ou olfactive par exemple.
[0015] L’invention peut fonctionner aussi bien en milieu aqueux ou sec.
[0016] Par ailleurs, une fonctionnalisation hydrophobe à l’extrémité de la chaîne polymère permet une accroche stable sur la surface de ladite porosité.
[0017] De même, les actions des fonctions actives peuvent être possibles à basses températures par exemple à 20 °C ou à des températures plus élevées comme 90 °C.
[0018] Un objet de la présente invention consiste en un procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles, ledit procédé de traitement de surface comprenant les étapes de:
c) céramisation ou d’anodisation de ladite surface dudit matériau métallique rigide de manière à créer une porosité résiduelle sur la dite surface,
d) imprégnation de la surface poreuse obtenue par des bio-polymères présentant une fonction de type antimicrobienne, tensio-active et/ou olfactive.
[0019] De préférence l’étape a) consiste en une étape de céramisation micro-arcs.
[0020] On choisira un matériau métallique rigide constitué par de l’aluminium, du titane ou du magnésium ou par un alliage contenant un ou plusieurs desdits métaux.
[0021] Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, le procédé de traitement de surface du matériau métallique rigide pourra comprendre une étape préalable de mise en forme dudit matériau métallique rigide. Cette étape de mise en forme préalable est réalisée par exemple par thixoforming ou par décolletage.
[0022] De préférence on choisira comme bio-polymère de l’étape b) un polymère méthacrylique.
[0023] Le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide pourra être appliqué à tout matériel métallique rigide notamment au tambour de machine à laver ou à des pièces de moulages de formes quelconques.
[0024] La présente invention concerne également un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles obtenu selon le procédé de traitement de surface de l’invention.
[0025] Selon un mode de réalisation particulier, le matériau métallique rigide de l’invention est constitué par une pièce de moulage.
[0026] D’après un autre mode de réalisation le matériau métallique rigide consiste en un tambour de machine à laver le linge.
[0027] L’invention se propose également de fournir un procédé de régénération des propriétés nettoyantes de matériaux métallique rigides usés ledit procédé de régénération consistant en une ré imprégnation des surfaces poreuses dédits matériaux métallique rigides usés par des biopolymères présentant une fonction de type antimicrobienne, tensio-active et/ou olfactive.
[0028] Le nettoyage de tout type de textiles grâce à l’utilisation des matériaux métalliques rigides de l’invention offre l’avantage d’un nettoyable totalement non polluant. Les matériaux métalliques rigides de l’invention sont réutilisables car les biopolymères de surface peuvent servir pour un grand nombre de lavages (de 60 à 70 lavages indépendants). Ces matériaux métalliques rigides peuvent être utilisés dans tout type de machine à laver standard et une simple ré-imprégnation des matériaux métalliques rigides usés par une solution de bio-polymères permet une réactivation desdits matériaux métalliques rigides pour une nouvelle série de lavages.
[0029] La présente invention peut être destinée par exemple aux catégories d’utilisateurs suivants: 1ère catégorie:
– les laveries industrielles,
– les instituts de type hospitaliers, établissements médico-sociaux, restaurants etc.
[0030] 2nde catégorie:
– les revendeurs ou fabricants de machines à laver,
– les revendeurs de détergents industriels.
[0031] 3ième catégorie:
– les ménagères, clients individuels, consommateurs des supermarchés.
[0032] Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles, consiste en 2 étapes:
[0033] Une forme quelconque étant une pièce ou matériau métallique rigide par exemple réalisée en aluminium de volume plus ou moins conséquent selon le type de machine à laver utilisé. Typiquement un objet de 10cm de diamètre conviendra pour une machine industrielle et de 3 à 5 cm pour une machine à laver destinée à des usages privés (particuliers).
[0034] De préférence, cette pièce métallique rigide devra optimiser et maximiser la surface de contact entre l’élément de lavage et le linge. Elle peut être par exemple sous forme de berlingot, boule, de dodécaèdre ou de formes plus variables encore (étoile, arbre... en général pour les usages particuliers).
Cette pièce ou matériau métallique rigide est ensuite traitée par un procédé 100% écologique, appelé céramisation, conférant alors à ladite pièce des propriétés d’inusabilité, de tenues aux rayures et aux chocs, tout en respectant son environnement (linge, paroi du tambour de la machine, etc.). La céramique obtenue en surface possède de plus des porosités résiduelles, lesdites porosités qui vont jouer le rôle de réservoirs de bio-polymère par exemple des bio surfactants.
La pièce ou matériau métallique rigide ainsi obtenu après traitement a une durée de vie quasi intemporelle.
[0035] Un liquide appelé «sol-gel surfactant» est alors intégré dans ces réservoirs naturels crées par les pores ou porosités résiduels de la céramique. Ledit liquide contient des surfactants à base de bio-polymères fonctionnels. Ces polymères 100% biodégradables sont qualifiés de fonctionnels car les extrémités desdites chaîne polymères possèdent des terminaisons actives. En effet ces polymères biodégradables possèdent une fonction hydrophobe à une extrémité leur permettant de s’ancrer à la surface du revêtement de céramique de ladite pièce métallique rigide et à son extrémité opposée des fonctions hydroxyles pouvant être de type antibactériennes, antiseptiques et/ou tensio-actives.
Ainsi on associe à la fois une action de maintien à la surface de la surface de céramique et une action nettoyante et/ou antimicrobienne.
Enfin des éléments olfactifs peuvent être également intégrés, selon les applications et besoins divers.
[0036] II est bien connu que les détergents nettoient grâce à des molécules qu’on appelle tensioactifs. Les tensioactifs sont des molécules amphiphiles comportant deux parties: une partie hydrophile et une partie hydrophobe. Grâce à cette structure, ils agissent à l’interface pour baisser la tension interfaciale et faciliter la miscîbilîté de deux phases. Ils possèdent principalement des propriétés moussantes, détergentes, émulsionnantes et dispersantes importantes pour les applications cosmétiques, pharmaceutiques ou dans le domaine des détergents.
[0037] L’usage des tensioactifs issus directement de plantes comme base lavante telle que la saponine a déjà été retracé dès l’antiquité. Progressivement, la chimie a fait place aux tensioactifs de synthèse en utilisant diverses matières premières. Avec le développement du «craquage» en industries pétrolifères vers les années 1950, des nouveaux sous produits (oléfines) sont devenus disponibles favorisant l’apparition de tensioactifs d’origine totalement pétrochimique.
[0038] Les nouvelles exigences en matières de biodégradabilité des tensioactifs et d’innocuité des produits ont fait que la tendance actuelle s’oriente à nouveau de plus en plus vers l’utilisation d’ingrédients d’origine végétale et ceci dans la perspective d’un respect de l’environnement et d’une stratégie globale de développement durable. La présente invention se portera de ce fait sur l’utilisation de ce type de biopolymères dits polymères «verts».
[0039] Il existe actuellement des tensioactifs d’origine entièrement végétale (un sucre + un triglycéride par exemple) ou semi-renouvelable. Ils sont de plus en plus largement utilisés dans la fabrication de produits détergents ou cosmétiques, car ils présentent des propriétés recherchées, comme par exemple un plus grand respect du linge et également de la peau (diminution des irritations et démangeaisons dues par exemple aux allergies liées à l’utilisation de tensioactifs de synthèses).
[0040] Dans la famille des polymères dits «verts» ou «bio-safe» nous pouvons nommer:
– un polymère tensioactif choisi dans le groupe comprenant la pectine acétylée, l’alginate de propylène glycol, les amidons modifiés par l’acide octénylsuccinique (OSA) ou une combinaison de ceux-ci,
– des glycolipides amphiphilcs obtenus par fonctionnalisation d’huiles végétales époxydées. Les enjeux synthétiques ont concerné la compétition entre les deux fonctions réactives des huiles époxydées (ester et époxyde) et la multifonctionnaiité des sucres et autres polyols utilisés comme substrats nucléophiles,
– un biopolymère issu de tensioactif provenant du tourteau de colza obtenu à partir de deux étapes:
→ une étape d’extraction des dérivés protéiques solubles
→ une étape de fonctionnalisation pour conférer à ces molécules leur caractère hydrophobe, Le tout peut être associé avec l’utilisation de peptides fonctionnalisés.
– des tensioactifs anioniques, de type lipo-amino acides et lipo-oligopeptides. Les lipo-amino-acides dérivent de certains acides aminés comme la sarcosine ou l’acide glutamique après plusieurs opérations chimiques tel que la méthylation de la fonction aminé et Pamidification par un dérivé d’acide pour fixer une chaîne lipophile.
[0041] Enfin pour faciliter le procédé d’imprégnation et optimiser la viscosité du biodétergent (biopolymère) un polymère gélifiant peut-être utilisé afin d’obtenir une solution sol-gel. Sol-gel pouvant être choisi dans des groupes comprenant de la pectine à faible teneur en méthoxy ou d’alginate gélifiant ou d’amidon gélifiant.
[0042] De plus comme indiqué chaque biopolymère possède une fonction hydrophobe afin de se fixer sur la surface céramisée (dans la porosité), cette fonction est obtenue par la longueur de la chaîne carbonée de la forme CH3(CH2)n avec n compris entre 4 et 16 et plus.
[0043] Enfin des fonctions odorantes, ou aussi appelées olfactives peuvent être intégrées. On citera par exemple des biopolymères issus de plantes appelées biopolymères terpènes. Les plus connus étant les fonctions monoterpenes comme le géraniol, menthol, citronellal.
[0044] Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles est réalisé en 3 étapes:
[0045] 1. Procédé de mise en forme:
– On choisira un alliage à base d’aluminium, de titane ou de magnésium
– La mise en forme est réalisée par thixoforming (moulage sous pression de l’alliage en phase pâteuse), ou par décolletage des pièces.
[0046] Traitements de surface. Anodisation de l’alliage du substrat
La table 1 présente un exemple comparatif entre le procédé d’anodisation (aussi appelé Péloxage) et le procédé de céramisation micro-arcs (DWE). De préférence on choisira le procédé de céramisation, la céramisation ne présentant pas ou très peu d’impact négatif au niveau de l’écologie.
Table 1
[0047] – Traitement sur alliage:
– l’aluminium permet de produire de l’oxyde d’aluminium AI2O3aux propriétés de la céramique (dureté de 1200 à 2500 Hv),
– Titane: TiO2
– Magnésium: MgO
[0048] On crée une couche d’oxydation de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microns d’épaisseur, de préférence entre 50 et 200 microns.
[0049] On obtient une couche dense et dure par transformation du substrat et une couche poreuse en surface, cette porosité servira de réservoir aux bio-polymères.
[0050] 2. Imprégnation de biosurfactants. bio-polymères:
Intégration de bio-polymères en surface de la couche d’oxyde, AI2O3, TiO2ou MgO.
Le biopolymère est dans tous les cas d’un côté fonctionnalisé par une fonction hydrophobe et l’autre par des fonctions hydrophiles pouvant être de type antimicrobiennes, tensio-active, olfactives, etc.
→ Ainsi la porosité résiduelle de surface de la couche céramique est utilisée comme des réservoirs de bio-polymères fonctionnalisés.
→ Des chaînes de polymères de 70 à 150 microns de longueurs sont intégrés, ces polymères sont d’un coté de la chaîne: hydrophobes et de l’autre hydrophile de type antibactériens, olfactives et/ou tensio-actifs.
→ La partie hydrophobe va se fixer sur la surface de la céramique et en raison de son caractère hydrophobe restera fixée lors des diverses étapes de lavage (exemple machines à laver le linge).
→ Pour une action antibactérienne on utilisera par exemple un polymère méthacrylique antimicrobien ayant une efficacité de 99.99% contre les virus et les bactéries, non toxiques. Les liaisons antimierobiennes sont liées de façon covalente à une extrémité de la chaîne du polymère (motif biguamide).
→ Ce même principe sera appliqué avec des polymères tensio-actifs ou olfactifs.
[0051] La présente invention est susceptible à des variations et à des modifications autres que ceux décrites ci dessous. Il est évident que l’invention inclue toutes les modifications autres que celles spécifiquement décrites. Il est en outre, sous entendu que l’invention inclut toutes les variations et les modifications, sans s’écarter de l’esprit où des caractéristiques essentielles de celle-ci. L’invention comprend également toutes les étapes, les caractéristiques et les composés mentionnés ou indiqués dans la présente invention, individuellement ou collectivement, et à une où à plusieurs où à toutes les combinaisons ou deux ou plus de ces étapes ou caractéristiques.
[0052] La présente invention doit être par la suite considérée comme une illustration de tous les aspects, et non restrictive, le champ d’application de l’invention étant indiqué par les revendications ci-jointes, et tous les changements qui entrent dans le sens et la portée de l’équivalence sont destinés à y être adoptés.
[0053] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours des exemples suivants de réalisation, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif.
EXEMPLE
[0054] 1) Etape de mise en forme:
Matière de base étant un aluminium de type Al2024, Al6082, Al2618A Al7075.
→ l’aluminium étant de masse volumique faible on peut optimiser le poids de l’objet et son volume important, de plus les diverses couleurs d’alliages indiquées permettent d’obtenir une couche de céramique en surface de bonne facture (étape 2 de céramisation).
→ Les formes sont quelconques mais pennettant d’avoir une surface de contact externe maximale avec le linge (par exemple).
→ Les pièces ou matériaux métalliques rigides en aluminium peuvent être obtenues par:
a) décolîetage conventionnel,
b) Thixoforming ou procédé Cobapress (coulée aluminium liquide, semi-pateux dans des moules).
[0055] 2) Étape d’intégration de bio-surfactants:
Croissance d’une couche d’oxyde d’aluminium de l’ordre de 50 à 200 microns.
[0056] La céramisation se produit dans un électrolyte avec un courant spécifique qui circule entre une anode et une cathode. La céramisation est un procédé qui diffère de la technique d’éloxage de part l’utilisation d’un bain basique peu polluant pour la céramisation et est donc non acide.
[0057] La croissance par oxydation de l’aluminium (AI2O3) est appelé aussi céramique, la couche possède différentes propriétés:
– dureté élevée >1500 Hv
– non rayable
– Couche très dense pour la couche inférieure et une couche poreuse en surface.
[0058] 3) Étape d’intégration de biopolymères:
→ La porosité résiduelle de surface de la couche céramique va être utilisée comme des réservoirs de polymères fonctionnalisés.
→ Des chaînes de polymères de 70 à 150 microns de longueurs sont intégrés, ces polymères sont d’un coté de la chaîne: hydrophobes et de l’autre anti-bactériens et/ou tensio-actifs.
→ La partie hydrophobe va se fixer sur la surface de la céramique et de part son caractère hydrophobe restera fixé lors des diverses étapes de lavage (par exemple machines à laver).
→ Actions antibactérienne: par exemple utilisation de polymère méthacrylique antimicrobien (antimicrobial methacrylic polymer) permet d’obtenir une efficacité de 99.99% contre les virus et bactéries, non toxiques. Les liaisons antimicrobiennes sont liées de façons covalentes à une extrémité de la chaîne de polymère (motif biguamide). Ce principe fonctionnera de la même manière pour les polymères tensio-actifs ou olfactifs.
[0059] Conclusion:
Au final on obtient une pièce ou matériau métallique rigide pouvant de préférence être légère (voir figure 1 ) et d’un volume contrôlable selon le domaine d’application. Ladite pièce métallique rigide présente une surface résistante aux chocs dont la porosité contient des biopolymères aux effets tensio-actifs et/ou antîbactériennes efficaces.
Claims (10)
1. Procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles, ledit procédé de traitement de surface comprenant les étapes de:
e) céramisation ou d’anodisation de ladite surface dudit matériau métallique rigide de manière à créer une porosité résiduelle sur la dite surface,
f) imprégnation de la surface poreuse obtenue par des bio-polymères présentant une fonction de type antimicrobienne, tensio-active et/ou olfactive.
2. Le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape a) consiste en une étape de céramisation microarcs.
3. Le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau métallique rigide est constitué par de l’aluminium, du titane ou du magnésium ou par un alliage contenant un ou plusieurs desdits métaux.
4. Le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’une étape préalable de mise en forme dudit matériau métallique rigide est réalisée.
5. Le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’étape de mise en forme préalable est réalisée par thixoforming ou par décolletage.
6. Le procédé de traitement de surface d’un matériau métallique rigide selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bio-polymère de l’étape b) est un polymère méthacrylique.
7. Matériau métallique rigide destiné au nettoyage des textiles obtenu selon le procédé de traitement de surface suivant les revendications 1 à 6.
8. Le matériau métallique rigide selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il consiste en une pièce de moulage.
9. Le matériau métallique rigide selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il consiste en un tambour de machine à laver le linge.
10. Procédé de régénération des propriétés nettoyantes de matériaux métallique rigides selon les revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits matériaux métallique rigides une fois usés sont ré imprégnés sur leur surface poreuses par des bio-polymères présentant une fonction de type antimicrobienne, tensio-active et/ou olfactive.
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