FR2472392A1

FR2472392A1 - Dispositifs biomedicaux de separation et procede d'obtention

Info

Publication number: FR2472392A1
Application number: FR8027259A
Authority: FR
Inventors: Marvin T Tetenbaum; Barton C Case
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: NL Industries Inc
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1981-07-03
Also published as: US4284506A; NL8006885A; JPS5691757A; GB2067580A; AU6430580A; IT8026517A0; ES8204749A1; DE3047832A1; ES497769A0; IT1212428B; BE886862A

Abstract

DISPOSITIFS BIOMEDICAUX DE SEPARATION ET LEUR PROCEDE D'OBTENTION. CES DISPOSITIFS, PAR EXEMPLE A FIBRES CREUSES, UTILISENT DES COMPOSITIONS DE POLYURETHANE. LE DISPOSITIF SEPARATEUR COMPORTE AU MOINS UNE MEMBRANE DE TYPE CORRESPONDANT A L'APPLICATION ENVISAGEE, QUI EST FIXEE OU ENROBEE DANS UNE ENVELOPPE A L'AIDE D'UNE COMPOSITION DE POLYURETHANE DURCIE. LE PERFECTIONNEMENT DE L'INVENTION CONSISTE A UTILISER UN POLYURETHANE COMPRENANT LE PRODUIT DE REACTION D'UN PRE-POLYMERE A TERMINAISON NCO ET D'UN POLYESTER DERIVE D'UN LACTONE A TERMINAISON HYDROXY. LE POLYESTER DE LACTONE EST FORME PAR REACTION D'UNE LACTONE TELLE QUE LA CAPROLACTONE AVEC UN POLYOL TEL QUE LE 1,6HEXANE-DIOL. LE POLYESTER DE LACTONE CONFERE A LA COMPOSITION UN ENSEMBLE AVANTAGEUX DE PROPRIETES, NOTAMMENT UNE FAIBLE VISCOSITE DU MELANGE, UNE REACTIVITE ELEVEE (DUREE COURTE DE GELIFICATION ET DE DEMOULAGE) ET DES DURETES CONVENABLES.

Description

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1. Dispositifs biomédicaux de séparation et procédé d'obtention L'invention concerne le domaine des dispositifs de séparation pour applications biomédicales.

Des dispositifs séparateurs trouvant des applica-

tions biomédicales telles que dialyse rénale, hémodialyse, hémoultrafiltration, oxygénation du sang et similaires sont bien connus. De tels dispositifs consistent généralement en au moins une membrane ou élément séparateur, disposé dans une enceinte ou carter comportant une entrée et une sortie. La

membrane de séparation peut avoir la forme d'une fibre creu-

se, d'un film, d'un écran et similaires et est choisie pour

son aptitude à remplir la fonction biomédicale prévue.

Bien que divers procédés de fabrication de tels dispositifs séparateurs aient été décrits, certains de ces procédés utilisent des résines d'enrobage ou de scellement pour immobiliser les membranes de séparation dans l'enceinte et empêcher, si nécessaire, le mélange des fluides qui passeit

de-chaque côté de la membrane.

L'aptitude à l'emploi d'une résine d'enrobage dans un dispositif séparateur est régie par un certain nombre de

critères qui peuvent le mieux s'illustrer à propos des dispo-

sitifs séparateurs utilisant des fibres creuses.

De tels dispositifs consistent de manière typique

en une pluralité de fibres creuses perméables dont les par-

ties terminales sont noyées dans un collier de scellement et passent à travers celui-ci, assurant ainsi l'accès du liquide

à l'intérieur des fibres.

Les éléments séparateurs sont ensuite scellés de manière caractéristique à l'intérieur d'une gaine ou d'un carter pour former une cellule de séparation dotée d'un ou de plusieurs orifices de liquide qui permettent le passage d'un fluide, tel que le sang, à travers les fibres et d'un autre fluide autour des fibres sans qu'il y ait mélange des

deux fluides. L'élément séparateur peut comporter deux col-

liers de scellement ou un collier de scellement unique, au-

quel cas les fibres sont repliées de manière que toutes les

extrémités se rejoignent. La configuration générale d'un élé-

2. ment séparateur et d'une cellule de séparation est analogue

à celle d'un échangeur de température à enveloppe et à tubes.

Des brevets représentatifs de la technique des dis-

positifs séparateurs à fibres creuses sont les brevets U.S.

2.972.349; 3.228.876; 3.228.877; 3.339.341; 3.422.008;

3.423.491; 3.503.515; 3.551.331 auxquels l'homme de l'art

pourra se référer si besoin est.

De manière caractéristique, le collier de scelle-

ment tire son origine d'une résine qui est capable d'encap-

suler les fibres pour produire un joint empêchant le fluide circulant à l'intérieur des fibres creuses de se mélanger au

fluide à l'extérieur des fibres.

Une classe préférée de résines utiles pour la pré-

paration des colliers de scellement sont les systèmes forma-

teurs de polyuréthanne souples tels qu'illustrés par les bre-

vets U.S. 3.362.962; 3.708.071; 3.722.965; 3.962.094 et

4.031.012 mentionnés ici à titre de référence. La coulée cen-

trifuge telle qu'illustrée par le brevet U.S. 3.492.698 men-

tionné à titre de référence est un procédé représentatif ser-

vant à la préparation des colliers de scellement. Conformé-

ment à cette technique, un dispositif de fixation comportant un faisceau de fibres disposé en une configuration parallèle est placé dans un appareil de type centrifuge qui comprend

un réservoir de matière d'encapsulage avec des tubes le reli-

ant à des moules terminaux. Une résine appropriée est intro-

duite dans le réservoir maintenu à une température convena-

ble. On fait ensuite tourner l'ensemble pour forcer la résine à s'écouler par les tubes de raccordement sous l'effet de la

force centrifuge. La résine s'écoule autour et parmi les fi-

bres dans les moules d'extrémité. On poursuit la rotation

jusqu'à gélification de la résine. Lorsque des polyuréthan-

nes sont utilisés comme résine, le temps de séjour typique dans la centrifugeuse peut varier entre environ 1 à environ

2 heures à la température ambiante. La rotation une fois ar-

rêtée, le faisceau de fibres imprégné de résine est retiré et soumis à un post-durcissement. Les moules d'extrémité sont ensuite retirés et les extrémités des fibres sont dégagées par incision du collier de résine perpendiculairement au

faisceau de fibres.

3. D'autres techniques de formation de collier de

scellement reposent sur la force de gravité pour faire péné-

trer la résine dans un moule contenant les extrémités des fi-

bres creuses. On laisse gélifier la résine, laquelle est en-

suite soumise à un post-durcissement. Quel que soit le procédé particulier employé pour la préparation du collier de scellement, les polyuréthannes utilisés de manière typique dans le cas présent présentent

des temps de gélification et de démoulage prolongés.

Les mêmes résines de polyuréthanne servant à la préparation de dispositifs séparateurs à fibres creuses sont utilisées pour remplir des fonctions similaires dans d'autres

dispositifs séparateurs o il est prévu une membrane de sépa-

ration en une configuration différente de celle des fibres creuses. Bien que la configuration des membranes de séparation diffère dans les dispositifs de séparation du commerce, les problèmes de temps de durcissement prolongé sont communs à tous. Dans de nombreux cas, on utilise des catalyseurs

connus qui sont spécifiques pour accroître la vitesse de ré-

action hydroxyle-isocyanate, tels que des amines tertiaires

aliphatiques et cycloaliphatiques et des composés métalli-

ques solubles, notamment des composés organo-stanniques pour

améliorer les temps de durcissement généralement longs du po-

lyuréthanne.

La sélection d'un catalyseur approprié pour un sys-

tème polyuréthanne en tant que résine d'encapsulation ou d'-

enrobage pour un dispositif biomédical se complique du fait que le système de résine doit être non toxique. C'est ainsi que les amines tertiaires aliphatiques et cycloaliphatiques sont impropres en raison de leur toxicité et leur utilisation pourrait présenter un danger par suite de leur libération

dans les fluides qui passent à travers le dispositif sépara-

teur au cours de son fonctionnement. Bien que l'octoate d'é-

tain ait été utilisé comme catalyseur et soit non toxique, il est instable du point de vue hydrolytique et doit être. ajouté

au polyol au moment de l'emploi plutôt qu'au cours du condi-

tionnement du polyol. L'acétyl acétonate ferrique peut égale-

ment être utilisé comme catalyseur mais il est toxique à des 4.

doses d'environ 0,1 % en poids et plus et il donne au polyu-

réthanne une teinte rouge foncé.

Ce serait un avantage marqué si la compc4tion for-

matrice de polyuréthanne présentait intrinsèquement un temps de durcissement réduit, à savoir un temps de gel et un temps

de post-durcissement réduits, même en l'absence d'un cataly-

seur. Cela supprimerait le danger présenté par l'incorpora-

tion de grandes quantités de catalyseurs susceptibles d'être

libérés dans le dispositif séparateur.

Le choix d'une résine d'encapsulation ou d'enrobage

appropriée pour la confection d'un dispositif séparateur des-

tiné à une application biomédicale se complique en outre du fait qu'une telle résine devrait également présenter de façon optimale un certain nombre d'autres propriétés importantes telles qu'une viscosité relativement faible, un compromis

convenable entre densité, flexibilité et propriétés de liai-

son pour que soit obtenu l'effet de scellement recherché, par

exemple que les parties intérieures des fibres creuses encap-

sulées ou enrobées puissent être scellées hermétiquement par rapport à l'environnement extérieur. Comme indiqué plus haut, le polyuréthanne doit être également non toxique. Cela peut être réalisé lorsque les composants sont totalement durcis de

sorte que les réactifs résiduels ne puissent plus être libé-

rés dans les fluides qui passent à travers le dispositif sé-

parateur.-

Lé polyuréthanne ne devra pas présenter de dégage-

ment gazeux au cours de la solidification, il devra présenter

un minimum ou pas de changement de volume au cours du durcis-

sement et un dégagement de chaleur minimal pendant le durcis-

sement.

La condition qu'une résine d'encapsulation ou d'en-

robage présente une faible viscosité en même temps qu'un temps

de polymérisation réduit est d'un intérêt économique majeur.

Une faible viscosité de mélange du système formateur de poly-

uréthanne permettrait à la résine de pénétrer efficacement et

* rapidement autour et parmi les fibres creuses lorsqu'on uti-

lise par exemple la technique de coulée centrifuge décrite plus haut. La combinaison de propriétés présentées par un

système formateur de polyuréthanne de faible viscosité et a-

5. vec un temps de durcissement court pourrait par conséquent sensiblement améliorer l'efficacité économique des procédés

l'utilisant pour la fabrication des dispositifs séparateurs.

Il est connu que des polyuréthannes peuvent être obtenus par la réaction d'un prépolymère à terminaison iso- cyanate avec un polyester-polyol dérivé d'une lactose. Les polyester-polyols dérivés de lactone peuvent être préparés

par réaction d'une lactone avec un alcool polyfonctionnel.

De tels polyesters à base de lactone sont bien connus et dé-

crits dans les brevets U.S. 2.977.385; 3.523.101; 3.591.561; 3.660.357 et 3.663.515 mentionnés ici à titre de référence

ainsi que dans le brevet G.B. 1.076.871, dans le brevet bel-

ge 817.879, dans le brevet japonais 76-76.388 et dans la de-

mande DT-AS 1.936.587. Par exemple, le brevet U.S. 2.977.385

décrit des adducts de lactone qui sont utiles pour la prépa-

ration de polyuréthannes en tant que plastifiants et comme

intermédiaires pour la préparation d'élastomères et de mous-

ses. Les adducts de lactone sont obtenus par réaction d'une

lactone possédant au moins six atomes de carbone dans le cy-

cle avec un grand nombre d'initiateurs. Ces initiateurs com-

prennent des alcools monofonctionnels, des amines monofonc-

tionnelles, des diols et des alcools de fonctionnalité supé-

rieure, des polyamines, etc. Toutefois, l'utilisation de po-

lyuréthannes préparés à partir de tels adducts de lactone

comme compositions d'encapsulation dans des dispositifs sépa-

rateurs n'est décrite dans aucun des brevets ci-dessus.

Les recherches se sont donc poursuivies pour trou-

ver des moyens d'améliorer le coût et l'efficacité des dispo-

sitifs séparateurs destinés à des applications biomédicales et les procédés pour leur préparation. La présente invention

constitue le résultat de cette recherche.

Selon l'un de ses aspects, la présente invention a

pour objet un dispositif séparateur perfectionné, capable d'-

être utilisé pour une application biomédicale, dans lequel au moins une membrane de séparation est fixée dans un carter ou une enceinte de manière à remplir la fonction biomédicale choisie, au moyen d'une composition de polyuréthanne durcie obtenue par réaction d'un premier constituant comprenant un prépolymère à terminaison NCO avec un deuxième constituant 6.

comprenant au moins un polyol.

Le perfectionnement consiste à utiliser en tant que composition de polyuréthanne le produit de réaction d'au moins un desdits prépolymères à terminaison NC0 et d'au moins un polyester de lactone-à terminaison hydroxyle comprenant le produit de réaction d'au moins une lactone représentée par la formule structurale:

R - CH4R24-C = 0

dans laquelle n est un nombre entier qui peut varier de 1 à

environ 10 et R est choisi parmi l'hydrogène, les groupes al-

coyles, cycloalcoyles et alcoxy possédant environ 1 à environ

6 atomes de carbone et d'au moins un polyol difonctionnel sa-

turé choisi parmi (a) des glycols représentés par la formule structurale:

HO-CH2-4CR' 2-4éCH2-OH

od n est un nombre entier qui peut varier entre environ 0 et environ 12 et R' est choisi parmi l'hydrogène et les groupes alcoyles possédant environ 1 à environ 6 atomes de carbone

et (b) des polyols cycloaliphatiques représentés par la for-

mule structurale: R-Y R-Y dans laquelle R est un groupe alcoyle comportant environ 1 à

environ 6 atomes de carbone et Y est un groupe hydroxyle pri-

maire. Selon un autre de ses aspects,'la présente invention a pour objet un perfectionnement au procédé de préparation du dispositif séparateur cidessus. Le perfectionnement consiste à faire réagir le polyester de lactone décrit ci-dessus avec

un prépolymère à terminaison NCO.

Les dispositifs séparateurs de la présente inven-

tion et leur procédé d'obtention impliquent une composition formatrice de polyuréthanne à deux composants qui comprend en

tant que premier composant au moins un prépolymère à terminai-

son NCO et en tant que deuxième composant au moins un polyes-

7.

ter-polyol dérivé d'une lactone.

Le prépolymère à terminaison NCO est obtenu à par-

tir du produit de réaction d'au moins un alcool polyfonction-

nel et d'au moins un isocyanate polyfonctionnel. Le choix convenable des réactifs servant à la préparation du prépoly- mère à terminaison NCO pour un usage non toxique dans un dispositif biomédical est bien connu de l'homme de l'art, guidé par les conditions ci-dessus décrites à propos de la

résine d'encapsulation ou d'enrobage.

Ainsi, des exemples représentatifs de polyisocya-

nates pouvant être utilisés pour la préparation du prépoly-

mère à terminaison NCO sont des isocyanates aromatiques tels qu'illustrés par les di- et tri-isocyanates de la série du benzène et du naphtalène et leurs mélanges. Une illustration d'isocyanates aromatiques pouvant être utilisés est fournie par le diphényl méthane 4,4'-diisocyanate (MDI); le toluène

diisocyanate (2,4/2,6); le toluène 2,4-diisocyanate; le to-

luène 2,6-diisocyanate; le m-phényiène diisocyanate; le xyly-

lène 4,4'-diisocyanate; le naphtalène 1,5-diisocyanate; le

diphénylène 4,4'-diisocyanate; le diphénylène éther 4,4'-di-

isocyanate et le 4,4',4"-triphénylméthane triisocyanate. Des

isocyanates polymères tels que des polyméthylène polyphénylê-

ne polyisocyanates peuvent être utilisés lorsque l'absence

de teinte n'est pas une condition requise. Comme autres di-

isocyanates aromatiques utiles on peut citer des dérivés

substitués par un alcoyle inférieur et des dérivés alcoxy.

Des diisocyanates aliphatiques tels que le 3-iso-

cyanatométhyl-3,5,5-triméthylcyclohexylisocyanate (IPDI), le

4,4'-dicyclohexylméthane diisocyanate, l'hexaméthylène-l,6-

diisocyanate et le triméthyl hexaméthylène diisocyanate peu-

vent également être utilisés. D'autres isocyanates aromati-

ques et aliphatiques ainsi que leurs mélanges peuvent égale-

ment être utilisés pour la préparation du prépolymère.

Des polyols représentatifs utilisés pour réagir a-

vec les isocyanates en vue de la formation du prépolymère à terminaison NCO sont l'huile de ricin, des polyéther-polyols

(à savoir à terminaison hydroxy) notamment les adducts d'oxy-

de de propylène ou d'oxyde d'éthylène et d'au moins un poly-

ol, ce dernier étant illustré par le propylèneglycol, le tri-

8.

méthylolpropane,- le 1,2,6-hexanetriol, la glycérine, le pen-

taérythritol et des polytétraméthylène éther glycols.

Des qualités commerciales d'huile de ricin con-

viennent généralement pour la formation du prépolymère. L'-

huile de ricin est un triglycéride naturel d'acide ricino- léique et contient au moins trois groupes hydroxyles. Bien

que la composition de l'huile de ricin ne puisse pas être dé-

finie avec précision, il est généralement admis que ses grou-

pes esters sont habituellement à 80-92 % ricinoléique, à 3-

7 % linoléique, à 0-9 % oléique et à 0-1 % palmitique.

Des dérivés d'ester de polyol obtenus par réaction

de diols aliphatiques inférieurs avec des acides ou anhydri-

des dicarboxyliques aliphatiques, ou des acides hydroxy car-

boxyliques conviennent également pour la préparation du pré-

polymère. Des exemples représentatifs de diols aliphatiques

convenant à la préparation de polyester-polyols sont l'éthy-

lèneglycol, le propylèneglycol, l'hexylèneglycol, le diéthy-

lèneglycol, le dipropylèneglycol et l'hexaméthylèneglycol.

Les acides hydroxy carboxyliques convenant à la préparation

de monoesters de polyol peuvent être saturés ou insaturés.

Une illustration de la classe d'hydroxyacides pouvant être u-

tilisés est fournie par l'acide ricinoléique, l'acide 12-hy-

droxystéarique, l'acide hydroxypalmitique, l'acide hydroxy-

pentadécanoIque, l'acide hydroxymyristique, l'acide hydroxy-

docosanofque, l'acide hydroxycérotique, et autres. Les acides

adipique, glutarique, pimélique, malonique, fumarique et si-

milaires sont illustratifs des acides carboxyliques aliphati-

ques. Les dérivés d'ester de polyol préférés sont fournis

par l'acide ricinoléique tel que le monoricinoléate d'éthylè-

neglycol. On fait réagir de manière typique l'isocyanate et

le polyol dans un rapport de poids équivalent NCO/OH d'envi-

ron 2:1 à environ 12:1 et de préférence d'environ 4:1 à envi-

ron 7:1.

Le prépolymère à terminaison NCO préféré comprend le produit de réaction d'un mélange de polyoxypropylèneglycol

et d'huile de ricin avec 1) du diphénylméthane 4,4-diisocya-

nate (MDI) ou 2) un mélange de MDI avec du 3-isocyanatométhyl-

9. 3,5,5-triméthylcyclohexylisocyanate. Les polyester-polyols dérivés de lactone qui sont

et outl.

utilisés en tant que deuxième composant polyol,/posèdent et confèrent à la composition de polyuréthanne les propriétés inattendues décrites ici; sont les produits de réaction d'une

lactone et d'un alcool polyfonctionnel.

La lactone servant à la préparation du polyester-

polyol peut être toute lactone ou combinaison de lactones

possédant au moins trois atomes de carbone dans le cycle lac-

tone et peut être représentée par la formule structurale: R-CH4CR2 -n C =O I

dans laquelle n est un nombre entier d'au moins 1 et peut va-

rier de manière typique entre environ 1 et environ 10, de

préférence entre environ 3 et environ 10 et plus préférable-

ment entre environ 5 et environ 10, R est choisi parmi l'hy-

drogène, les radicaux alcoyles, cycloalcoyles et alcoxy pos-

sédant environ 1 à environ 6, de préférence environ 1 à envi-

ron 3 atomes de carbone. Il est préférable qu'au moins (n+2) groupes R soient des hydrogènes. Des exemples représentatifs

de tels substituants sont les radicaux méthyle, éthyle, pro-

pyle, isopropyle, méthoxy, éthoxy et cyclohexyle.

La lactone préférée est la caprolactone.

Les alcools polyfonctionnels servant à la prépara-

tion du polyester-polyol dérivé de lactone se limitent à des alcools primaires aliphatiques et cycloaliphatiques saturés possédant une fonctionnalité hydroxyle d'au moins 2. Parmi ces alcools figurent des glycols de formule:

HO-CH2-4CR2 -+ H2-OH II

dans laquelle n est un nombre entier pouvant varier entre O et environ 12, de préférence entre environ O et environ 8 et plus préférablement entre environ O et environ 4 et R' peut être un hydrogène ou un alcoyle avec environ 1 à environ 6,

de préférence avec environ 1 à environ 3 atomes de carbone.

Des exemples représentatifs de tels glycols sont l'éthylèneglycol, le 1,4butanediol, le 1,6-hexanediol, le 1,5-pentanediol, le 1,7-heptanediol, le 1,8-octanedioI, le 10.

1,9-nonanediol, le néopentylglycol et similaires.

* Les alcools cycloaliphatiques primaires saturés peuvent être représentés par la formule structurale:

R-Y

l l III R-Y dans laquelle R est un groupe alcoyle possédant environ 1 à

environ 6 atomes de carbone, de préférence environ 1 à envi-

ron 3 atomes de carbone et Y est un groupe hydroxyle primai-

re. Comme exemples illustratifs d'alcools appropriés représentés par la formule structurale III, on peut citer le

1,4-cyclohexanediméthanol et le 1,4-cyclohexanediéthanol.

D'autres alcools primaires appropriés comprennent ceux ayant une fonctionnalité supérieure à deux tels que le

triméthyloléthane, le triméthylolpropane, le triéthanolpro-

pane et le pentaérythritol.

Les alcools polyfonctionnels préférés servant à la

préparation du polyester dérivé de lactone sont le 1,6-hexa-

nediol, le 1,5-pentanediol, le 1,4-cyclohexanediméthanol, le

triméthyloléthane et le néopentylglycol.

Le polyester polyol dérivé de lactone préféré est

le produit de réaction de caprolactone et de 1,6-hexanediol.

La lactone et l'alcool polyfonctionnel sont mis à réagir dans un rapport molaire d'environ 1:1 à environ 1:3 et

de préférence d'environ 1:1 à environ 1:2.

Les procédés pour la préparation des polyester-po-

lyols à base de lactone sont bien connus et décrits dans les brevets U.S. 2.933.477, 2.933.478, 3.591.561 et 2.914.566 qui ont été mentionnés auparavant à titre de référence. Les polyesters de lactone de la présente invention peuvent être commodément préparés par mélange d'au moins une lactone, de

préférence la caprolactone et d'au moins un alcool polyfonc-

tionnel et par chauffage du mélange à une température d'en-

viron 160 C à environ 225 C et de préférence d'environ 180 C

à 205 C. Les réactifs sont chargés dans le réacteur sous at-

mosphère d'azote en même temps qu'une faible quantité de to-

luène qui forme un azéotrope avec l'eau éventuellement pré-

11. sente, fournissant ainsi un système réactionnel "sec". Après

refroidissement de la solution résultante jusqu'à environ-

C, on ajoute une quantité catalytique de chlorure de ben-

zoyle. La solution est maintenue entre environ 180 et 1850C pendant approximativement 7 à 10 heures jusqu'à achèvement de la réaction indiqué par la disparition de la lactone qui peut

être par exemple déterminée par chromatographie gazeuse.

La réaction de la lactone et du polyol peut égale-

ment être catalysée par de l'acide p-toluènesulfonique. On fait réagir des quantités stoechiométriques de lactone et

d'alcool en présence d'environ 0,5 % en poids d'acide p-to-

luènesulfonique en chauffant et en agitant pendant environ 4 à 6 heures entre environ 125 et 1600C. Le produit refroidi est dilué avec un volume égal de chloroforme et extrait avec

une solution de bicarbonate de sodium à 10 % en vue de l'é-

limination du catalyseur. Le solvant est ensuite chassé, par exemple dans un évaporateur rotatif pour donner des polyols

jaune clair avec un bon rendement.

Lors de la réaction de la lactone avec un alcool polyfonctionnel, le polyol est censé ouvrir le cycle lactone

pour produire un adduct comportant des groupes hydroxy termi-

naux qui sont capables d'ouvrir d'autres cycles lactone, a-

joutant ainsi de plus en plus de lactone à la molécule.

Le poids moléculaire des polymères résultant de la

réaction du polyol et de la caprolactone peut être commodé-

ment déterminé à partir du nombre moyen de groupes carboxyles et hydroxyles dans une quantité donnée de polyester. L'indice

d'acide (milligrammes de KOH par gramme de polyester utili-

sant la phénolphtaléine comme indicateur) est une mesure du

nombre de groupes carboxyles terminaux dans un polyester. L'-

indice d'hydroxyle qui est une mesure du nombre de groupes hydroxyles terminaux et se définit en milligrammes de KOH par gramme de polyester est déterminé par addition de pyridine

et d'anhydride acétique au polyester et titrage de l'acide a-

cétique formé avec le KOH comme décrit dans Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., vol. 16, pages 541-9 et dans Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., vol. 17, page 394. La somme de l'indice d'acide ou

de carboxyle et de l'indice d'hydroxyle désignée que l'on ap-

pelle le nombre réactif est une indication du nombre moyen de

2472392.

12.

groupes terminaux présents dans le polyester et est par con-

séquent une indication du nombre de molécules dans la masse

et du degré de polymérisation. Un polyester contenant des mo-

lécules à longue chaîne possède un nombre réactif relative-

ment faible alors qu'un polyester contenant des molécules à

chaîne courte possède un indice réactif relativement élevé.

Il est préférable de sélectionner les lactones et le polyol de départ ainsi que leurs proportions relatives de

manière à produire des polyesters ayant un nombre de carboxy-

les aussi faible que possible, par exemple inférieur à envi-

ron 2 et de préférence inférieur à environ 1 et un indice d'hydroxyle entre environ 100 et environ 600, de préférence

entre environ 225 et environ 500 de manière que le poids mo-

léculaire moyen en nombre du polyester se situe entre environ 200 et environ 1.000 et de préférence entre environ 200 et

environ 500.

Le poids moléculaire approprié est choisi pour con-

férer des propriétés optimales à la composition de polyuré-

thanne. La quantité de polyester-polyol dérivé de lactone

ajoutée à la composition de prépolymère à terminaison NCO de-

vra être suffisante pour réagir avec les groupes isocyanate libres résiduels après la préparation du prépolymère mais il est préférable de ne pas utiliser une quantité trop faible ou trop excessive. Une quantité trop faible peut conduire à un

système durci qui est trop dur alors que des quantités excé-

dentaires peuvent se traduire par un effet plastifiant indé-

sirable. La quantité appropriée d'agent de réticulation né-

cessaire pour -réagir convenablement avec le prépolymère peut

être aisément déterminée par l'homme de l'art grâce à des cal-

culs connus.

En conséquence, le prépolymère à terminaison NCO

est de préférence mélangé au polyester-polyol dérivé de lac-

tone dans des rapports pondéraux d'environ 20:80 à environ

80:20 et de préférence d'environ 30:70 à environ 65:35.

Les polyuréthannes se prêtant à l'emploi dans les dispositifs de la présente invention ne sont de préférence pas préparés par réaction d'une lactone, d'un polyol et d'un prépolymère à terminaison NCO en une seuleétape. Dans une 13. telle réaction, une partie des groupes hydroxyles du polyol

réagit directement avec les groupes isocyanate en fournis-

sant un polyuréthanne auquel font défaut les propriétés a-

vantageuses des polyuréthannes utilisés dans la présente in-

vention. Les compositions de polyuréthanne préparées comme décrit cidessus et comprenant le produit de réaction d'au moins un prépolymère à terminaison NCO et d'au moins un des polyester-polyols dérivés de lactone de la présente invention

se caractérisent par un équilibre de propriétés qui les ren-

dent avantageuses de manière inattendue pour l'utilisation

comme agents d'encapsulation ou d'enrobage dans des disposi-

tifs biomédicaux réalisés par la technique de coulée centri-

fuge. Lorsque le polyester-polyol dérivé de lactone est

mélangé au prépolymère à terminaison NCO, la composition ré-

sultante se caractérise par une faible viscosité de mélange qui favorise sa pénétration aisée là o on le souhaite, par

exemple entre et autour des fibres creuses.

La viscosité de mélange du polyuréthanne est la viscosité, telle que déterminée par une mesure de viscosité

Brookfield normalisée, du mélange du prépolymère à terminai-

son NCO et du polyester de lactone, mesurée deux minutes a-

près mélange. Les compositions de polyuréthanne de la présen-

te invention possèdent une viscosité de mélange inférieure à environ 400E cps.,de préférence inférieure à environ 2500

cps. et plus préférablement inférieure à environ 1000 cps.

La réactivité de la composition formatrice de po-

lyuréthanne se caractérise également par un temps de gélifi-

cation, un temps de non écoulement et un temps de démoulage améliorés.

Pour déterminer le temps de gélification, un échan-

tillon (par exemple 50 g) du mélange de prépolymère/polyes-

ter-polyol dérivé de lactone est introduit dans un bécher de 50 ml. Un morceau de bois rond est utilisé pour briser la surface du mélange et est ensuite retiré. On répète de façon continue l'opération de rupture de la surface et d'enlèvement du morceau de bois. Le temps de gel est le moment auquel un fil de polymère ne peut plus être tiré à partir du mélange 14.

lorsqu'on retire le morceau de bois. Les compositions forma-

trices de polyuréthanne de la présente invention présentent

des temps de gélification non supérieurs à environ 60 minu-

tes, compris de façon typique entre environ 10 et environ 60 minutes et, de préférence, entre environ 10 et environ 20 mi- nutes. Pour mesurer le temps de non écoulement, le bécher est placé sur le côté à mesure que le mélange polymérise. Le

temps de non écoulement est le temps au bout duquel le poly-

mère ne s'écoule pas une fois que le bécher s'est trouvé pla-

cé sur le côté pendant 30 secondes. Les compositions de poly-

uréthanne de la présente invention présentent des temps de non écoulement à 250C d'environ 10 à environ 60 minutes et de

préférence d'environ 10 à environ 30 minutes.

Pour la mesure du temps de démoulage, on retire le

bouchon de polymère du bécher. Peu après le démoulage, le po-

lymère possède un toucher fluide et se déforme sous la péné-

tration du doigt. Le temps de démoulage est le temps, après

mélange, au bout duquel le bouchon de polymère commence à a-

voir un toucher élastique plutôt que fluide et résiste à la pénétration du doigt. Les compositions de polyuréthanne de la présente invention présentent des temps de démoulage à

250C d'environ 15 à environ 240 minutes et de préférence d'-

environ 15 à environ 30 minutes.

- La faible viscosité et la forte réactivité des

compositions formatrices de polyuréthanne se prêtant à l'em-

ploi dans les dispositifs séparateurs de la présente inven-

tion permettent une réduction substantielle du temps néces-

saire à la fabrication des dispositifs par la technique de

coulée centrifuge. Du reste, en raison de la réactivité éle-

vée des polyesters de lactone avec le prépolymère à terminai-

son NCO, la polymérisation n'exige pas de catalyseur pour rendre le dispositif séparateur et son procédé de fabrication efficaces du point de vue des coûts. Les catalyseurs utilisés

habituellement pour la réaction d'un prépolymère à terminai-

son NCO avec un polyol comme décrit ci-dessus, lorsqu'il est

présent en une grande quantité, posent des problèmes de to-

xicité potentielle lorsque le polyuréthanne résultant est u-

tilisé dans des dispositifs séparateurs ayant des applica-

15. tions biomédicales. L'absence d'un catalyseur dans le présent

système supprime ces problèmes potentiels.

Un autre avantage des compositions formatrices de

polyuréthanne décrites slon l'invention est que la composi-

tion formatrice de polyuréthanne est beaucoup plus sensible à

la présence d'un catalyseur que tout autre système de latech-

nique antérieure à cause de leur réactivité élevée. C'est pourquoi, lorsqu'il y a lieu d'utiliser un catalyseur, les quantités mises en oeuvre (par exemple moins d'environ 2 %, de préférence environ 0,2 % à environ 1 %) pour produire un effet catalytique sensible sont beaucoup plus faiblesque les

quantités exigées par les systèmes de polyuréthanne conven-

tionnels, ce qui réduit sensiblement les problèmes de toxi-

cité potentiels.

Les catalyseurs appropriés sont le dilaurate d'é-

tain dibutyle et un accélérateur à base d'amine tertiaire dé-

rivé d'acide ricinoléique et possédant la structure suivan-

te

10H CH3

CHN(CH2 + ICCH2_CH=CHN-+Cn2 ±- _-C)3

OH CH3

Les compositions de polyuréthanne durcies possèdent des valeurs de dureté qui conviennent pour des dispositifs

séparateurs biomédicaux. La dureté du polymère ayant entière-

ment réagi est mesurée conformément à la norme ASTM D2240-75.

Les compositions durcies présentent une dureté Shore de 40A à

D et de préférence d'environ 50D à environ 70D.

En plus des propriétés décrites ci-dessus, les com-

positions de polyuréthanne utilisées dans les dispositifs de

la présente invention présentent une teinte claire, une bon-

ne stabilité à l'hydrolyse, une résistance à basse températu-

re et ne sont pas cassantes.

Pour la fabrication des dispositifs séparateurs à

fibres creuses adaptables à la composition formatrice de po-

lyuréthanne catalysée, les fibres creuses peuvent être munies de l'une des grandes variétés de polymères bien connues de

l'homme de l'art pour convenir à des applications biomédica-

les. Parmi ces fibres figurent celles qui sont obtenues à 16.

partir de composés renfermant des groupes -OH, -NH2 et =NH.

Des exemples représentatifs de tels composés sont

la cellulose, l'acétate de cellulose, les éthers cellulosi-

ques, les polyamides, les polyacrylamides, les polysulfones, les polyesters, les polycarbonates, les polyuréthannes, les polysaccharides et les protéines en général comme la caséine, le collagène et similaires. Les fibres préférées comprennent

la cellulose et l'acétate de cellulose.

Comme décrit plus haut, le collier de scellement pour dispositif séparateur à fibres-creuses peut être formé suivant un certain nombre de procédés bien connus de l'homme de l'art, le procédé préféré étant la coulée centrifuge telle

qu'illustrée dans le brevet U.S. 3.492.698.

D'une manière générale, les fibres creuses sont

réalisées par de nombreuses techniques en un faisceau sensi-

blement parallèle d'environ 1000 à 20.000 fibres-ou plus. Un tel procédé consiste à enrouler en continu une fibre bout à

bout sur un mandrin avec des manchons de soutien à chaque ex-

trémité. Les fibres sensiblement parallèles sont ensuite in-

troduites dans un dispositif de fixation avec des moules en

bout comme décrit dans le brevet U.S. 3.492.698 précité.

Les compositions formatrices de polyuréthanne sont durcies de manière typique en deux stades. Dans le premier stade, désigné ici par durcissement préalable, elles sont soumises à des températures d'environ 25 à environ 750C et de préférence d'environ 25 à environ 500C. La composition de

polyuréthanne est considérée comme ayant été prédurcie lors-

qu'elle a gélifié jusqu'au point o elle ne s'écoule plus, ainsi qu'on le détermine par l'essai de gel dont il a été question plus haut. La manière dont la résine est pré-durcie peut varier et dépend de l'appareil particulier servant à la

fabrication du dispositif séparateur à fibres creuses. -

Par exemple, le dispositif de fixation contenant le

faisceau de fibres est placé de manière typique dans un dis-

positif semblable à une centrifugeuse qui comporte un réser-

voir pour matière d'encapsulation ou d'enrobage muni de tubes

le reliant aux moules d'extrémité. Le mélange du polyester-

polyol de lactone et du prépolymère à terminaison NCO peut ê-

tre mélangé et introduit dans le réservoir d'encapsulation o 17. il est maintenu aux températures de durcissement préalable mentionnées ci-dessus et on fait ensuite tourner l'ensemble pour fournir une force de 2 à 200 g sensiblement parallèle au faisceau de fibres. La résine est forcée vers le bas à travers les tubes de raccordement par la force ú et s'écoule autour et parmi les fibres dans les moules d'extrémité. Les moules d'extrémité peuvent également être éventuellement chauffés jusqu'aux températures de pré-durcissement indiquées

ci-dessus. On poursuit l'opération jusqu'à ce que le réser-

voir soit vide de résine. En variante, la matière d'encapsu-

lation peut être placée dans le dispositif de fixation à la température ambiante et être introduite de force dans les

moules d'extrémité qui sont chauffés aux températures de pré-

durcissement indiquées plus haut.

On poursuit la rotation jusqu'à gélification du po-

lyuréthanne, c'est-à-dire jusqu'à ce que l'état de non écou-

lement soit atteint.

L'utilisation des polyesters de lactone permet une réduction des durées de centrifugation (à savoir, les temps de gélification ou de prédurcissement) d'environ 5 minutes à environ 30 minutes, de préférence d'environ 10 à environ

minutes (par exemple 20 minutes) aux températures de pré-

durcissement indiquées plus haut. Des températures de pré-

durcissement plus élevées jusqu'à environ 750C permettent d'-

obtenir des temps de centrifugation de plus en plus courts.

On préfère des durcissements préalables à la température am-

biante étant donné que cela se traduit par des économies d'-

énergie et de coûts substantielles grâce à la réduction du temps au cours duquel la centrifugeuse est mise en oeuvre

pour chaque lot de fibres creuses, par rapport à celui néces-

saire lorsqu'on utilise des polyols conventionnels.

Après le pré-durcissement du polyuréthanne (à sa-

voir la gélification), le faisceau de fibres est retiré et

l'unité est placée dans un four pour le deuxième stade de dur-

cissement désigné ici par post-durcissement. Les températures de postdurcissement peuvent varier d'environ 250C à environ

750C et de préférence d'environ 45 à environ 650C (par exem-

ple 50C). Les temps de post-durcissement désignés également

par temps de démoulage peuvent varier entre environ 30 et en-

18.

viron 180 minutes et de préférence entre environ 30 et envi-

ron 60 minutes aux températures de post-durcissement indi-

quées plus haut.

En variante, on peut réaliser le pré-durcissement et le post-durcissement en une seule étape en laissant la résine à des températures d'environ 25 à environ 750C pendant une période d'environ 10 à environ 180 minutes (par exemple

minutes).

Les moules d'extrémité sont ensuite déplacés et on

dégage les fibres encapsulées ou enrobées en incisant le col-

lier de scellement perpendiculairement au faisceau de fibres.

Il en résulte un faisceau o la ou les extrémités encapsulées présentent une intégrité structurale avec des fibres rondes ouvertes.

Bien que la présente description concerne essen-

tiellement des dispositifs séparateurs à fibres creuses qui utilisent la composition formatrice de polyuréthanne décrite ici, la présente invention couvre également l'utilisation de la composition susmentionnée en liaison avec les températures et les temps de durcissement indiqués plus haut dans tout

dispositif séparateur à utiliser pour des applications biomé-

dicales qui nécessitent le scellement d'une membrane de sépa-

ration dans une résine d'encapsulation ou d'enrobage non to-

xique. Le terme "membrane de séparation" tel qu'employé ici

caractérise les configurations en lesquelles peut être pré-

sentée une substance pour remplir la fonction de sélection, de filtration ou de séparation, d'une matière à partir d'un milieu la renfermant et comprend, outre les fibres creuses, des configurations telles que films, écrans, mousses, éponges

et similaires.

Ces dispositifs séparateurs comprennent ceux pou-

vant être utilisés comme filtres pour transfusion sanguine tels que des filtres de profondeur, des filtres à écran et de une combinaison de filtres/profondeur et à écran. Dans le

filtre de type profondeur, le sang passant à travers les in-

terstices du filtre est exposé à une grande surface étrangère et les micro-agrégats dans le sang (par exemple plaquettes,

globules blancs et fibrine entremêlée) sont éliminés par a-

dhérence au milieu filtrant. Les filtres du type écran effec-

19. tuent la filtration par tamisage, à savoir par obstruction

* mécanique du passage des particules plus grosses que la di-

mension de pore du tamis. Les filtres du type combiné asso-

cient les modes de filtration des filtres en profondeur et à tamis. Des membranes de séparation représentatives pouvant

être utilisées dans de tels dispositifs de transfusion san-

guine incluent celles préparées à partir de laine de "Dacron",

de maille de polyester, d'éponge et de mousse de polyuréthan-

ne, de laine de "Nylon" et similaires. Chacune de ces membra-

nes de séparation peut être fixée dans un logement de filtra-

tion au moyen des compositions formatrices de polyuréthanne

décrites ici.

Un autre groupe important de dispositifs sépara-

teurs utilisant des membranes de séparation pouvant être en-

capsulées ou scellées avec les polyuréthannes présentement

décrits sont ceux utilisant des films perméables ou sélecti-

vement perméables. L'identité des compositions de ces films

est choisie suivant des besoins bien connus pour leur aptitu-

de à remplir une fonction prévue telle que oxygénation du

sang, dialyse rénaleet similaires. De tels dispositifs com-

prennent de manière typique une pluralité de membranes (par

exemple des films) disposées de façon espacée et en opposi-

tion les unes par rapport aux autres, par exemple en un ar-

rangement surface à surface sensiblement parallèle, plissé, concentrique ou en spirale de manière à délimiter un premier

groupe de volumes d'écoulement (par exemple pour permettre 1'-

écoulement du sang) et un deuxième groupe de volumes (par e-

xemple pour permettre l'écoulement d'un fluide de traite-

ment). Les éléments du deuxième groupe de volumes d'écoule-

ment sont disposés de façon alternée par rapport aux éléments du premier groupe. Chaque volume d'écoulement comporte des

moyens pour espacer les membranes (par exemple un écran tis-

sé) pour supporter les membranes qui délimitent les deux

groupes de volumes d'écoulement.

Il est prévu des moyens pour délimiter simultané-

ment la périphérie de chacun desdits volumes d'écoulement et

pour lier des assemblages de membranes adjacents et les sys-

tèmes d'écartement placés entre ceux-ci pour former des pa-

rois périphériques étanches aux gaz. Dans la présente inven-

20. tion, ces moyens englobent le polyuréthanne catalysé décrit

ici. Les techniques d'utilisation de la résine d'encapsula-

tion ou d'enrobage dans de tels dispositifs sont bien connues

de l'homme de l'art.

Il.est également prévu des moyens pour une entrée

et une sortie séparées à partir des premier et deuxième grou-

pes de volumes d'écoulement. Les systèmes d'entrée et de sor-

tie qui prennent de manière typique la forme de canaux dis-

continus mettent en communication au moins deux volumes d'é-

coulement adjacents du même groupe. L'ensemble du montage est placé dans un carter ou délimite une enceinte avec une entrée et une sortie d'alimentation en communication avec les systèmes d'entrée et de sortie de chaque groupe de volumes d'écoulement.

Les brevets représentatifs illustrant de tels dis-

positifs séparateurs sont les brevets U.S. 3.879.293,

3.907.687 et 3.925.037 mentionnés ici à titre de référence.

L'invention est en outre décrite par référence à l'exemple suivant qui doit être considéré comme illustratif de la présente invention. Il va de soi que l'invention n'est

pas limitée aux détails spécifiques de l'exemple. Sauf spéci-

fication contraire, tous les pourcentages et parties dans les

revendications et dans le corps de la description s'entendent

en poids.

Exemple 1.

Les prépolymères à terminaison NCO ci-après sont

préparés de la manière suivante.

Prépolymère A. Un mélange de 204 g de polyoxypropylèneglycol ayant un poids moléculaire moyen en nombre de 400, de 205 g d'huile de ricin, de 614 g de diphénylméthane-4,4'-diisocyanate (MDI)

et de 181 g de 3-isocyanatométhyl-3,5,5-tr-iméthylcyclohexyl-

isocyanate (IPDI) est chargé dans un réacteur sous couverture

d'azote et avec agitation. La température est lentement éle-

vée à 75 C et maintenue à 70-80 C pendant 2 heures, au besoin

avec refroidissement. Le prépolymère résultant possède une te-

neur en NCO d'environ 17,4 % et une viscosité d'environ 4000 cps. Prépolymère B. 21.

Selon le mode opératoire ayant servi à la prépara-

tion du prépolymère A ci-dessus, on prépare un deuxième pré-

polymère à partir de 204 g de polyoxypropylèneglycol ayant un poids moléculaire moyen en nombre de 400 et d'une quantité suffisante de MDI pour amener la teneur en NCO du prépolymère résultant à 20,5 % et obtenir une viscosité d'environ 4000 cps.

Préparation de polyester-polyol dérivé de lactone.

Un certain nombre de polyester-polyols dérivés de

lactone différents sont préparés par réaction de E-caprolac-

tone avec divers polyols comme indiqué au tableau 1, colonne 1. Les rapports molaires suivant lesquels on fait réagir le polyol et la lactone sont également indiqués dans le tableau

1, colonne 2. Dans certains cas, le polyester de lactone ré-

sultant est mélangé avec un autre polyester de lactone. Le

pourcentage en poids de chaque polyester dans le mélange fi-

gure dans le tableau 1, colonne 3 lorsqu'il est applicable.

Les indices d'hydroxyle et d'acide de chaque polyester de

lactone résultant figurent dans les colonnes 4 et 5.

La technique générale de préparation de chaque po-

lyester de lactone est la suivante.

Une cuve à résine à quatre cols est équipée d'un agitateur, d'un condenseur, d'un piège à eau Dean-Stark, d'un

barbotage d'azote et d'un thermocouple. Des quantités stoe-

chiométriques de caprolactone avec l'alcool approprié sont

chargées dans le réacteur en même temps qu'une faible quanti-

té de toluène (100 ml de toluène pour 2.000 g de mélange ré-

actionnel). L'identité de chaque polyol et le rapport molaire de lactone à polyol pour chaque essai sont indiqués dans le tableau I. Chaque mélange est agité et chauffé à 195-200oC

sous atmosphère d'azote pendant que le toluène rend le systè-

me sec par entraînement azéotropique. Les solutions résultan-

tes sont refroidies à 1800C et du chlorure de benzoyle en

tant que catalyseur est ajouté (0,35 ml de chlorure de ben-

zoyle pour 1000 g de mélange réactionnel). En utilisant un faible barbotage d'azote et une bonne agitation, on maintient

chaque solution à 180-1850C tout en surveillant la dispari-

tion de la lactone par chromatographie gazeuse. Lorsque cha-

22. que réaction est-terminée (7 à 10 heures), chaque polyester de lactone est maintenu pendant 1 heure à 1200C sous 15 mm de pression, ensuite balayé avec de l'azote à 1000C et maintenu sous 15 mm de pression pendant une heure supplémentaire. On obtient des rendements élevés en des polyesters de lactone

limpides, presque incolores avec des pourcentages d'eau infé-

rieurs à 0,05 %.

Chaque polyester dérivé de lactone ou leur mélange

est ensuite mélangé à la main pendant 1 minute avec le pré-

polymère A ou B comme indiqué dans le tableau I, colonne 6

en des quantités suffisantes pour fournir un rapport d'équi-

valents NCO/OH d'environ 1,1/1, d'o il résulte un excès d'é-

quivalent NCO de 10 %.

Des échantillons de chaque mélange sont ensuite

contrôlés pour la-viscosité de mélange deux minutes après mé-

lange, pour le temps de gélification et le temps de démoula-

ge suivant les modes opératoires définis ici.

Comme le montrent les données du tableau I, l'équi-

libre des propriétés de viscosité de mélange, de temps de gé-

lification et de temps de démoulage est bon pour tous les é-

chantillons examinés.

Exemple comparatif.

On reprend l'exemple 1 à ceci près que des polyols

courants utilisés de manière typique dans des systèmes forma-

teurs de polyuréthanne sont employés à la place des polyes-

ter-polyols dérivés de lactone de la présente invention. Le polyol et le prépolymère à terminaison NCO associé figurent dans le tableau Il. Le prépolymère C est préparé selon les techniques utilisées pour la préparation du prépolymère A de l'exemple 1 basé sur 204 g du polyoxypropylèneglycol avec un poids moléculaire moyen en nombre de 400, 205 g d'huile de

ricin et 795 g de diphénylméthane 4,4'-diisocyanate. Le pré-

polymère résultant possède une teneur en NCO d'environ 16,2 %

et une viscosité d'environ 6000 cps.

Les essais 3 à 6 utilisent le prépolymère A de 1'-

exemple 1.

Ainsi qu'il ressort des données du tableau II, l'é-

quilibre global des propriétés mesurées des systèmes forma-

teurs de polyuréthanne comparatifs est sensiblement inférieur

à celui de la présente invention.

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HO- 9 (%H) -Io- (t0) -OI: SK.

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HO- 9( H0)-OH úú

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HO-9 (%HD) '-'OH:-

HO-9("H;:) -OH: P'

HO- 9(D) -OH' Zú

Ho- 9 ()H ce

HO - ( OH) '-'OH: ES

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TABLEAU II.

n d'essai.: Polyol oyo Prépolymère à Visco- ' :terminaison NCO:sité [I :de mé-': *: lange ' :* *2 min. *.:à 25oC: ::: 1: Pentaérythritol modifié: : : par de l'huile de ricin: Prépolymère C: 3 500: 2. Monoricinoléate de pentaérythritol: Conothane:30 000:

2000 (2)

3 Polyoxypropylèneglycol (PM=420) Prépolymère A ND 4 Polytétraméthylèneglycol (PM=650) Prépolymère A ND : Polyester-polyol S 1023 de Hooker: Prépolymère A: ND 6: Polyester-polyol Lexorez 1100-220: Prépolymère A: ND: Temps de.Temps de

gélifi-:non é-

cation:coule-

(min):ment (min)

70

240: 960

360: ND

270 ND

*748 h.: ND

250: ND

Temps de démoulage (min) :360 3 jours : ND : ND : ND : ND 1) Préparé par réaction de 17,6 % en poids d'un mélange de mono et de diricinoléate de pentaérythritol avec environ 82,4 % en poids d'huile de ricin ) Une huile de ricin modifiée par du TDI disponible chezConap, Inc.

ND = Non déterminé.

r) N,1 -J rO w tn Ni 28. Les caractéristiques, les formes de réalisation

préférées et les modes de fonctionnement de la présente in-

vention ont été décrits dans le mémoire descriptif qui pré-

cède. L'invention susceptible d' être protégée n'est cepen-

dant pas considérée comme limitée aux formes particulières

décrites puisqu'elles sont illustratives et nullement rec-

trictives. Des variantes et des changements peuvent être ap-

portés par les spécialistes sans s'écarter de l'esprit de 1'-

invention.

2_472392

29.

Claims

REVENDICATIONS.

1. Dispositif séparateur destiné à des applications biomédicales, dans lequel au moins une membrane de séparation

est fixée dans un carter ou une enceinte de manière suffisan-

te pour remplir la fonction biomédicale choisie, au moyen d'- une composition de polyuréthanne durcie, souple obtenue par réaction d'un premier composant comprenant un prépolymère à terminaison NCO avec un deuxième composant comprenant au moins un polyol, ledit dispositif étant caractérisé en ce que la composition de polyuréthanne est le produit de réaction: A. d'au moins un desdits prépolymères à terminaison NCO, et B. d'au moins un polyester de lactone à terminaison hydroxyle constitué par le produit de réaction: 1. d'au moins une lactone représentée par la formule structurale: R-CH-cR,2 = o dans laquelle n est un nombre entier qui peut varier entre 1 et environ 10 et R est choisi parmi l'hydrogène, les groupes

alcoyles, cycloalcoyles et alcoxy comportant environ 1 à en-

viron 6 atomes de carbone, et

2. d'au moins un polyol difonctionnel saturé choisi par-

mi:

a) des glycols représentés par la formule structu-

rale.:

HO-CH2--ECR' 2 CH -oH-

dans laquelle n est un nombre entier qui peut varier entre environ 0 et 12 et R' est choisi parmi l'hydrogène et les groupes alcoyleS possédant environ 1 à environ 6 atomes de carbone, et b) des polyols cycloaliphatiques représentés par la formule structurale: R-Y R-Y dans laquelle R est un groupe alcoyle comportant environ 1 à 30.

environ 6 atomes de carbone et Y est un groupe hydroxyle pri-

maire. 2. Dispositif séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane de séparation comprend un assemblage d'une pluralité de fibres perméables continûment

creuses dont les parties terminales ouvertes sont encapsu-

lées dans un collier de scellement de ladite composition de

polyuréthanne durcie, les parties terminales ouvertes des fi-

bres traversant le collier de scellement, l'assemblage encap-

sulé résultant étant scellé dans une enceinte pour former une cellule de séparation comportant des orifices pour fluides

qui permettent le passage du premier fluide à travers l'ou-

verture des fibres creuses et d'un deuxième fluide autour et au contact de la partie externe des fibres creuses, ledit collier de scellement agissant comme moyen pour isoler les

flux desdits premier et deuxième fluides les uns des autres.

3. Dispositif séparateur selon la revendication 1,

caractérisé en ce a) qu'une pluralité d'assemblages de mem-

branes de séparation est disposée de façon espacée et en op-

position les uns par rapport aux autres en une disposition

de surface à surface choisie parmi les dispositions parallè-

les, plissées, concentriques et en spirale pour délimiter à

la fois un premier groupe de volumes d'écoulement et un deu-

xième groupe de volumes d'écoulement alternant avec ledit

premier groupe; b) que des systèmes d'espacement pour les as-

semblages de membranes sont situés dans chacun desdits volu-

mes d'écoulement; c) que ladite composition de polyuréthanne durcie sert à délimiter simultanément la périphérie de chacun desdits volumes d'écoulement et à lier les assemblages de membranes adjacents ainsi que les systèmes d'espacement s'y trouvant-pour former des parois périphériques étanches aux gaz, et d) que des moyens sont prévus pour une entrée et une

sortie séparées à partir de la pluralité des volumes d'écou-

lement dans lesdits premier et deuxième groupes de volumes d'écoulement, ledit système mettant en communication au moins

deux volumes d'écoulement adjacents du même groupe.

4. Dispositif séparateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 1) le prépolymère

à terminaison NCO est le produit de réaction a) d'au moins un 31.

polyol choisi parmi les esters de polyol, les polyéther-po-

lyols et l'huile de ricin et b) d'au moins un isocyanate poly-

fonctionnel choisi parmi des diisocyanates aromatiques, des triisocyanates aromatiques et des diisocyanates aliphatiques et que 2) le polyol du deuxième composant est le produit de réaction de caprolactone et d'au moins un polyol choisi parmi le 1,6-hexane diol, le 1,5-pentane diol, le 1,4-butane diol,

le triméthyloléthane, le triméthylolpropane, le triéthanol-

propane, le 1,4-cyclohexanediméthanol, le néopentylglycol et leurs mélanges, et c) que le rapport molaire suivant lequel on fait réagir la lactone et le diol se situe entre environ

1:1 et 3:1.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 3, caractérisé en ce que le prépolymère à termi-

naison NCO du premier composant est le produit de réaction d'un mélange de polyoxypropyièneglycol et d'huile de ricin

avec au moins un isocyanate choisi parmi (1) le diphénylmé-

thane 4,4'-diisocyanate et (2) des mélanges de diphénylmétha-

ne 4,4'-diisocyanate et de 3-isocyanatométhyl-3,5,5-triméthy? cyclohexylisocyanate et que le polyester de lactone est Ie produit de réaction de caprolactone et d'au moins un polyol d'o

choisi parmi le 1,6-hexane/e le triméthyloléthane.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, caractérisé en ce que ladite composition de po-

lyuréthanne est formée en l'absence d'un catalyseur par la

réaction dudit premier composant et dudit deuxième composant.

7. Procédé de fabrication d'un dispositif sépara-

teur destiné à une application biomédicale dans lequel une partie d'au moins une membrane de séparation est fixée dans un carter au moyen d'une composition de polyuréthanne durcie> obtenue par réaction d'un premier composant comprenant au

moins un prépolymère à terminaison NCO avec un deuxième com-

posant comprenant au moins un polyol, ledit procédé étant ca-

ractérisé en ce qu'on mélange et fait réagir le prépolymère

à terminaison NCO du premier composant avec au moins un poly-

ester de lactone à terminaison hydroxyle comprenant le pro-

duit de réaction:

(1) d'au moins une lactone représentée par la for-

mule structurale: 32.

R-CR--(CR24_C = O

2 n dans laquelle n est un nombre entier qui peut varier entre 1 et environ 10 et R est choisi parmi l'hydrogène, les groupes

alcoyles, cycloalcoyles et alcoxy comportant-environ 1 à en-

viron 6 atomes de carbone, et

(2) d'au moins un polyol difonctionnel saturé choi-

si parmi:

a) des glycols représentés par la formule structu-

rale: HO- CH2-(CR' 2-nCH2-OH dans laquelle n est un nombre entier qui peut varier entre environ O et 12 et R' est choisi parmi l'hydrogène et les groupes alcoyles possédant environ 1 à environ 6 atomes de carbone, et b) des polyols cycloaliphatiques représentés par la formule structurale: R-Y R-Y dans laquelle R est un groupe alcoyle comportant environ 1 à

environ 6 atomes de carbone et Y est un-groupe hydroxyle pri-

maire.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que 1) le prépolymère à terminaison NCO est le produit de réaction a) d'au moins un polyol choisi parmi les esters de polyol, les polyéther-polyols et l'huile de ricin et b) d'au moins un

isocyanate polyfonctionnel choisi parmi les diisocyanates are-

matiques, les triisocyanates aromatiques et les diisocyanates aliphatiques et que 2) le polyester de lactone est constitué par le produit de réaction de caprolactone et d'un polyol

choisi parmi le 1,6-hexane diol, le 1,5-pentanediol, le 1,4-

butanediol, le triméthylolpropane, le triéthanolpropane, le

triméthyloléthane, le 1,4-cyclohexanediméthanol, le néopentyl-

glycol et leurs mélanges et que d) le rapport molaire suivant 33. lequel on fait réagir la lactone et le diol se situe entre

environ 1:1 et environ 3:1.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que le prépolymère à terminaison NCO du premier compo-

sant est le produit de réaction d'un mélange de polyoxypropy- lèneglycol et d'huile de ricin avec au moins un isocyanate choisi parmi (1) le diphénylméthane 4,4'-diisocyanate et (2)

les mélanges de diphénylméthane 4,4'-diisocyanate et de 3-

isocyanatométhyl-3,5,5-triméthyicyclohexylisocyanate et que

le polyol ester de lactone est le produit de réaction de ca-

prolactone et d'au moins un polyol choisi parmi le 1,6-hexa-

nediol et le triméthyloléthane.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 7 à 9, caractérisé en ce que le mélange des premier et deuxième composants présente une viscosité de mélange après 2 minutes à 25 C inférieure à environ 4000 centipoises et un temps de gélification non supérieur à environ une heure à C.