[0001] Domaine technique

[0002] La présente invention appartient au domaine de la protection, notamment de la protection des voies respiratoires et de la filtration de polluantes et/ou de microorganismes.

[0003] L’objet de la présente invention se rapporte à un article de protection comprenant au moins un premier support imprégné d’argile, ledit premier support étant de préférence sous forme de bande ou d’autres formes adaptées, ainsi qu’à son utilisation pour assainir l’air destiné à être inspiré par un être vivant, de préférence un mammifère.

[0004] Etat de la technique

[0005] Il est scientifiquement prouvé qu'une mauvaise qualité d'air contribue à la propagation de différentes maladies dont les conséquences sanitaires sont loin d'être négligeables. Au- delà de l'impact sur la santé publique, c'est la non-productivité des personnes qui est désormais imputable à la mauvaise qualité de l’air. Une exposition prolongée aux particules ultrafïnes peut provoquer des maladies respiratoires et cardiovasculaires et augmenter le taux de mortalité pour les personnes vivant dans des zones très polluées. En dessous de PM2,5, les particules sont plus dangereuses parce qu'elles pénètrent plus profondément dans les alvéoles pulmonaires. Elles traversent la barrière des vaisseaux sanguins et se diffusent dans le sang pour atteindre et affecter les organes (cœur, foie, cerveau ou bien encore le système endocrinien).

[0006] Ces problèmes affectent en outre davantage les enfants qui sont plus sensibles à la pollution de l’air, notamment parce que :

- par rapport à leur poids, les enfants respirent plus que les adultes ;

- chez les enfants, les voies respiratoires et les poumons sont encore en train de se développer ;

- le système immunitaire et le système de défense des enfants sont immatures ;

- ils ont également une vitesse de désintoxication différente ;

- les enfants sont plus enclins à faire de l’asthme ;

- les enfants passent plus de temps dehors, et ont souvent une activité physique plus intense que les adultes. [0007] Outre la qualité de l’air extérieur, il y a également la pollution intérieure qui entre en ligne de compte. Que ce soient les poussières, les acariens, les odeurs et polluants de produits ménagers, les animaux domestiques, tous ces éléments peuvent contribuer à une mauvaise qualité d'air intérieur, soit l'air que nous respirons.

[0008] Il existe différents types de polluants.

[0009] Les polluants primaires.

[0010] Ce sont les substances présentes dans l'atmosphère telles qu'elles ont été remises. Parmi ces polluants, les substances suivantes, certaines ont une importance particulière :

- Le dioxyde de soufre (SO ₂ ): émis par certains procédés industriels (notamment dans la papeterie ou le raffinage) et surtout par l'utilisation de combustibles fossiles soufrés. Il est l'un des principaux responsables des retombées acides en raison de sa transformation, dans l'atmosphère, en acide sulfurique (H ₂ SO ₄ );

- Les oxydes d'azote (NOx), et notamment de Dioxyde d'azote (NO2), dont l'émission résulte essentiellement de la combustion de combustibles fossiles, en particulier par les véhicules et qui ont notamment pour effet de contribuer à la formation d’ozone dans l'atmosphère;

- Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), émis par la combustion incomplète des fiouls ou des charbons et qui se présentent généralement dans l'air, liés aux particules. Certains d'entre eux sont reconnus comme très cancérigènes;

- Les composés organiques volatils (COV), qui comprennent notamment des hydrocarbures (dont le benzène, le toluène et les xylènes). Ils sont émis par de très nombreuses sources, notamment par divers procédés industriels ainsi que par les véhicules. Le méthane, qui est un gaz à effet de serre dont la concentration s'accroît rapidement dans l'atmosphère, est un composé organique volatil.

[0011] Les polluants secondaires.

[0012] Ce sont des substances dont la présence dans l'atmosphère résulte de transformations chimiques liées à l'interaction de composés dits précurseurs.

[0013] L'ozone est le principal polluant secondaire. Sa transformation résulte d'un processus photochimique en présence de certains polluants primaires (monoxyde de carbone, oxydes d'azote et composés organiques volatils). Il s'agit d'un gaz naturellement présent dans l'atmosphère à des concentrations faibles et à une altitude élevée. A plus basse altitude, en revanche, l'évolution de sa concentration résulte essentiellement des activités humaines. Des mesures sont prises à partir de 240 microgrammes/m3 d'air, la circulation alternée est mise en place à partir de 360ug/m3 d’air (décret 2003-1085).

[0014] L’acide sulfurique et l’acide nitrique qui se forment dans l’atmosphère sous l’action de l’humidité à partir, respectivement, de dioxyde de soufre et d'oxyde d'azote.

[0015] Les polluants solides.

[0016] Les particules fines. D'un point de vue sanitaire, ces particules méritent une attention particulière. En effet, elles sont susceptibles de servir de vecteurs à d'autres substances, tels par exemple les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) cancérigènes, ce qui est particulièrement préoccupant compte tenu de la capacité des particules les plus fines (< 1 pm) à se développer dans les alvéoles pulmonaires, voire à pénétrer dans le sang. Les solutions efficaces destinées à lutter contre cette pollution particulaire sont maintenant bien connues la synthèse des principales normes et recommandations recensées à ce jour dans le tertiaire oriente clairement vers des niveaux de filtration bien supérieurs aux exigences du code de travail.

[0017] Afin de filtrer efficacement et de manière adéquate, on distingue quatre gammes de filtres:

- Les filtres grossiers : aussi appelés préfiltres, ils sont principalement utilisés en première étape de traitement de l'air et permettent de supprimer de l'air les plus grosses particules. Ils servent également en premier étage de filtration afin de protéger les filtres plus sensibles des étages suivants. Ils sont désignés par la lettre G (Filtration jusqu'à 10 pm exemple pollens).

- Les filtres fins : anciennement appelés filtres Opacimétriques, ils peuvent directement se mettre en premier étage de filtration. Leur principale application est le traitement approfondi de l’air dans les bâtiments de type tertiaire. Ils servent également à protéger efficacement les filtres absolus. Ils sont désignés par la lettre F (Filtration jusqu'à 0,1 pm - exemple : spores, bactéries).

- Fes filtres absolus : ils sont désignés par la lettre E, H ou U. (Filtration jusqu'à 0,001 pm

- exemple: fumées, suies).

- Fes filtres à charbon actif : ils sont utilisés pour arrêter les contaminants au niveau moléculaire. Ils permettent d'arrêter les odeurs (cuisine par exemple), de protéger les procédés, ou d'assurer la sûreté des installations nucléaires. (Filtration jusqu'à 0,1 nm soit 0,0001 pm - exemple : molécules gazeuses). [0018] Il existe donc un besoin pour un article de protection comprenant un filtre ayant une forte capacité d’absorption et d’adsorption.

[0019] Description de l’invention.

[0020] Un objet de l’invention est un article de protection destiné à être appliqué sur le visage comprenant au moins un premier support imprégné d’argile.

[0021] Il est du mérite de la demanderesse d’avoir développé un article comprenant un ou plusieurs filtres à base d’argile, notamment des argiles à structures phylliteuses comme les illites, smectites, palygorskites, montmorillonites, présentant un pouvoir couvrant important. Ces argiles présentent des variations de charges négatives très importantes sur les phyllosilicates, ce qui permet d’assurer électroneutralité de la structure globale du minéral, cette charge négative se compense par les cations alcalins qui peuvent s’échanger plus facilement, suivant les argiles et les conditions du milieu. Les bords de chaque feuillet peuvent acquérir une charge négative, positive ou neutre. Sur l’illite, il existe d’autres charges en bordures des feuillets, certains éléments n’étant pas saturés, il y a formation de groupe qui en fonction du pH peuvent capter ou libérer des protons. La porosité des argiles phylliteuses peut varier de 7 à 14 Angstrôms, ce qui donne cette particularité « adsorption et absorption » naturelle, l’argile en contact retenant toutes ces particules dites nocives.

[0022] L’article selon l’invention peut ainsi être utile dans de nombreuses applications, notamment sous forme de masque de protection.

[0023] Dans le cadre de l’invention, on entend par article de protection, tout type de masque pouvant être appliqué sur le visage d’un être vivant, de préférence un mammifère (humain ou animal), et permettant de filtrer des polluants et ou microorganismes de l’air destiné à être inspiré par ledit être vivant. Il peut s’agir de nouveau modèles de masques de protection développés spécialement pour intégrer au moins un premier support imprégné d’argile ou bien de tout type de masque de protection actuellement disponible dans le commerce et adapté avec l’introduction de premier support(s) imprégné(s) d’argile.

[0024] Le premier support imprégné d’argile selon l’invention peut être un support tel que décrit dans l’une des demandes de brevet publiées sous les numéros FR2947754 ou EP2451588 au nom de la demanderesse. [0025] Avantageusement, le premier support imprégné d’argile peut être fabriqué selon le procédé décrit dans l’une des demandes de brevet publiées sous les numéros FR2947754 ou EP2451588.

[0026] Avantageusement, le premier support imprégné d’argile peut être un support poreux à fibres naturelles ou synthétiques et chargé au moins d'argile. Le premier support est de préférence composé d’un matériau absorbant, tendu et sec, de type non-tissé à fibres naturelles ou synthétiques, obtenu par un procédé aérodynamique et voie sèche (airlaid). De préférence, le premier support peut être un support naturel, de préférence en cellulose. De préférence, le premier support est biodégradable. Avantageusement, le premier support imprégnés d’argile est biodégradable selon les modalités de la NORME NF EN ISO 846, délais 1 à 2 mois à 100% de dégradation. De préférence, le premier support est en tissu non tissé.

[0027] On entend par charge d’argile, la concentration en g/m ² d’argile imprégné sur le premier support.

[0028] Avantageusement, le premier support peut être d’épaisseur variable.

[0029] Avantageusement, le support sec, non imprégné, peut avoir une densité allant de 20 g/m ² à 100 g/m ² avant imprégnation par l’argile, et/ou une capacité d’absorption (test Edana) comprise entre 10 g/g et 18 g/g. Il peut s’agir par exemple d’un support en cellulose ayant une densité allant de 33 à 70 g/m ² . Par exemple, le poids d’un premier support imprégné d’argile peut varier de 100 à 200 g.

[0030] Avantageusement, le premier support imprégné d’argile présente une densité allant de 80 g/m ² et 550 g/m ² .

[0031] De préférence, la charge au moins d’argile est dépourvue de réseau chimiquement intégré entre l’argile et un polymère et imprégnant le support de façon hétérogène sur son épaisseur, dans et entre les fibres au moins localement, avec au moins une non saturation d'une des faces, des espaces vides existant entre les fibres.

[0032] Avantageusement, le premier support imprégné d’argile peut être imprégné d’argile sur une seule de ses faces ou sur les deux faces. Lorsque les deux faces sont imprégnées, la densité d’imprégnation peut être identique ou différente d’un face à l’autre.

[0033] Avantageusement, l’argile peut être de l’argile verte, rose, jaune ou rouge. [0034] Avantageusement, l’argile peut être de l’argile phylliteuse, de préférence choisie dans le groupe comprenant les argiles illites, smectites, palygorskites, montmorillonites et leurs mélanges. L’argile est de préférence non gonflante. L’argile peut avoir une granulométrie allant de 5 microns à 30 microns, de préférence monophyllite et polyphylliteil, et de préférence dépourvu de terres de diatomées. Il peut s’agir d’un mélange naturel ayant une granulométrie allant de 5 microns à 30 microns (généralement plus l’argile est fine plus la charge est importante), et dont le diamètre moyen des pores sera de 70 à 75 Angstrôms. L’argile peut être une illite ou argile verte ayant une porosité allant de 0,11 à 0,13 cc/g. L’argile verte est généralement composée de 60 à 75 % d’illite, de 20 à 30 % de smectite et de 5 à 10 % de kaolinite. L’argile verte peut en outre comprendre divers éléments minéraux sous forme de traces, tels que magnésium, potassium, zinc, cuivre et manganèse et éventuellement d’autres éléments utiles aux échanges.

[0035] Dans le présent texte, lorsque des intervalles sont donnés, les bornes sont incluses. Par exemples dans un intervalle allant de 60 à 75 %, les bornes 60 et 75 sont comprises.

[0036] Avantageusement, l’article selon l’invention peut comprendre au moins un premier support imprégné d’argile, de préférence de 1 à 6, ou bien encore de 2 à 4. Ils peuvent être séparés ou être en contact et former un ensemble de premiers supports imprégnés d’argile. Lorsque l’article comprend au moins deux premier supports imprégnés d’argile, ils peuvent être identiques ou différents (en dimensions et/ou en charge d’argile). De préférence, les lorsque l’article comprend au moins deux premier supports imprégnés d’argile, ils sont en contact, de préférence direct. De préférence, l’article est un masque et peut comprendre au moins deux premiers supports imprégnés d’argile, en contact direct, positionnés entre un ou plusieurs supports exempts d’argile. Cet agencement permet au moins deux filtrations suivant l’utilisation de l’article.

[0037] Avantageusement, l’article selon l’invention peut comprendre en outre au moins un deuxième support exempt d’argile. Le deuxième support exempt d’argile peut être un support poreux à fibres naturelles ou synthétiques tel que défini ci-dessus.

[0038] Avantageusement, le deuxième support exempt d’argile est en une matière identique ou différente à celle du premier support imprégné d’argile.

[0039] Avantageusement, l’article selon l’invention peut comprendre au moins un deuxième support exempt d’argile, de préférence de 1 à 12, ou bien encore de 2 à 6. Ils peuvent être séparés ou être en contact et former un ou plusieurs ensembles de deuxièmes supports exempts d’argile.

[0040] Avantageusement, lorsque l’article selon l’invention comprend au moins un premier support imprégné d’argile et deux ou plusieurs deuxième supports exempts d’argile ou ensemble de deuxième supports exempts d’argile, le au moins un premier support imprégné d’argile peut être interposé entre deux ou plusieurs deuxièmes supports exempts d’argile ou ensemble de deuxièmes supports exempts d’argile. Les différents supports peuvent avoir des formes de découpe identiques ou différentes. Par exemple, les différents supports peuvent être sous forme de bande ou d’autres formes adaptées.

[0041] Avantageusement, l’article selon l’invention peut comprendre une alternance de premiers supports imprégnés d’argile et de deuxièmes supports exempts d’argile.

[0042] Avantageusement, les différents premier et deuxième supports peuvent être agencés en feuillets superposés les uns aux autres.

[0043] Un avantage de l’article selon l’invention est de pouvoir absorber (et adsorber) grâce à sa multitudes de feuillets très réactifs sur lesquels viennent se fixer bactéries, odeurs et/ou toxines.

[0044] Un autre avantage de l’article selon l’invention est d’être peu, voire pas du tout allergène. L’argile ne contient pas d’allergènes, ce qui rend, même en exposition continue, l’article selon l’invention extrêmement avantageux, notamment chez les personnes sensibles.

[0045] Avantageusement, lors de l’utilisation de l’article selon l’invention, en s’humidifiant avec l’air de la respiration, le premier support imprégné d’argile absorbe et adsorbe les divers polluants et/toxines (comme par exemples les particules fines, les nanoparticules, poussières, microparticules, pollutions diverses et microorganismes dont les bactéries). L’article selon l’invention est donc particulièrement utile pour une utilisation comme un article de protection, et tout particulièrement un masque, destiné à être appliqué sur le visage.

[0046] Avantageusement, l’article peut comprendre plusieurs couches de structures de formes variées (rectangulaires, ovales et/ou rondes) de premier supports imprégnés d’argile et de deuxième supports exempts d’argile, l’agencement des différentes couches et formes pouvant varier suivant l’application de l’article. [0047] Les différents supports peuvent être maintenus les uns par rapport aux autres. Par exemple, des soudures peuvent être effectuées par un procédé de soudure sans fils. Les premiers supports imprégnés d’argile et exempts d’argile peuvent agencés tel que décrit sur la figure 1.

[0048] Avantageusement, l’article possède une surface dite interne, destinée à être en contact avec le visage et donc destinée à être en contact avec la peau et une surface dite externe qui n’est pas destinée à être en contact avec la peau. La surface interne est de préférence un deuxième support ou ensemble de deuxièmes supports exempts d’argile. Ce positionnement permet de protéger la peau du sujet, notamment pour la protéger du premier support ou de l’ensemble de premier supports imprégnés d’argile et/ou éviter que de fines poussières d’argile ne puisse s’échapper et éventuellement ingérées et/ou inhalées.

[0049] Avantageusement, lors de l’utilisation de l’article, la face du premier support imprégnée d’argile sera de préférence positionnée vers l’extérieur afin de protéger au maximum les pénétrations infectieuses, et pour absorption optimale, lors de l’utilisation de l’article.

[0050] Avantageusement, l’article selon l’invention, lorsqu’il s’agit d’un masque de protection peut s'appliquer manuellement par un procédé de latex végétale de largeur de 2 cm positionné en forme de demi-cercle sur l’extérieur qui pourra grâce à la pression directe sur l’arête du nez être maintenu avec ou sans que l’on ait besoin de recourir à des élastiques que l’on positionne autour des oreilles.

[0051] Avantageusement, l’article selon l’invention, lorsqu’il s’agit d’un masque de protection peut s’appliquer via des découpes dans le support ou éventuellement d’une matière élastique fixée à l’article. Le masque peut être maintenu sur le nez à l’aide d’une bande en plastique ou en bambou.

[0052] Avantageusement, les premiers supports imprégnés d’argile ou les deuxièmes supports exempts d’argile peuvent être préformés ou découpés en toutes formes, facilitant leur intégration dans un article selon l’invention. Par exemple, les supports peuvent se présenter sous forme de bandes qui peuvent être préformées en coques ou en masque plus ou moins plats, en sphères selon les utilisations prévues pour l’article. Par exemple, les différents supports peuvent être adaptés dans un masque intégré à un casque de motocycle ou de chantier. L’article peut par exemple être un masque adapté pour la protection de cyclistes ou motocyclistes, pour des masques chirurgicaux, des masques de protection en ville et aussi de protection en cas propagation dans l’air de microorganismes comme des virus ou des bactéries (en particulier il peut s’agir de staphylocoques, streptocoques, germes aérobies mésophiles divers, ainsi que divers gaz ou odeur à plus de 80%).

[0053] Avantageusement, l’article peut comprendre en outre, une structure ou couche enduite de charbon. Il peut s’agir d’un troisième support imprégné de charbon, de préférence du charbon actif. Il peut s’agir d’un charbon actif utilisé en complément alimentaire pour fixer les gaz. Le ou les troisièmes supports imprégnés de charbon peuvent être intercalée entre deux supports, quel que soit la nature des supports. L’efficacité de l’article selon l’invention pour certaines applications peut être améliorée ainsi. L’homme du métier saura adapter le nombre et la variété de premier, deuxième ou troisième supports en fonction de la destination du produit.

[0054] Avantageusement, les premiers supports imprégnés d’argile peuvent comprendre en outre un ou plusieurs additifs. Il peut s’agir par exemple d’une ou plusieurs huiles essentielles (de préférence ayant un potentiel bactériologique), des vitamines ou d’antibiotiques. Les ou les additifs peuvent être ajoutés lors de la fabrication des premiers supports imprégnés d’argile, ou bien lors de la fabrication de l’article selon l’invention.

[0055] Les applications de ce masque sont nombreuses et peuvent notamment s’appliquer à des masques pour cyclistes ou motocyclistes, masques chirurgicaux, masques de protection en ville et aussi de protection en cas propagation dans l’air de microorganismes comme des virus ou des bactéries. Il peut s’agir d’un masque de ville de protection anti pollution « photo -oxydante », d’un masque de protection contre les gaz à effet de serre, d’un masque de protection contre les odeurs, d’un masque chirurgical (filtrant les bactéries et les virus), d’un masque à filtre PM2,5 (contre les poussières et les bactéries) ou bien encore d’un masque à particules fines (PM 0,4 microns) de type FFP3.

[0056] [Fig. 1] La figure 1 représente un exemple d’agencement des premiers supports 1 imprégnés d’argile et des deuxièmes supports 2 exempts d’argile dans un article selon l’invention.

[0057] Exemple 1 :

[0058] Plusieurs études réalisées sur les premiers supports imprégnés d’argile selon l’invention ont démontré l’adsorption de bactéries virulentes comme le Staphylococcus aureus MRSA CIP dès la première heure de contact « résultats issu de la NORME EN ISO 20743 « La non phototoxicité de la bande d’argile résultant la NORME ISO 10993 - 12.

[0059] Les divers résultats obtenus avec l’argile lors d’essais cliniques externes nous permettent de prouver une absorption d’odeur à 80% et des bactéries de l’ordre de 99 %. Ces paramètres démontrent indirectement l’utilité et l’efficacité de l’article selon l’invention.

[0060] Exemple 2 : Masque de protection comprenant un premier support imprégné d’argile

[0061] Matériel : deux masques A et B selon l’invention sont fabriqués par superposition de trois supports en cellulose. Le masque comprend trois supports de cellulose (Airlaid®), grammage 50 g/cm ² . La capacité d’absorption de chacun des supports Airlaid utilisés est de 12 g/g.

[0062] Le masque comprend une superposition de 3 couches de forme rectangulaires, de cellulose, superposées : un premier support (1) imprégné d’argile et deux deuxièmes supports (2) exempt d’argile. Les 3 couches sont agencées comme sur la figure 1, le premier support étant positionné entre les deux deuxièmes supports.

[0063] L’argile utilisée pour l’imprégnation est une argile à structures phylliteuses de type illite. L’argile utilisée est composée à environ 75% d’illite (à structure en feuillets), de 20% de smectite (à structure en feuillets) et de 5% de kaolinite (à structure à bande). Il s’agit d’un mélange naturel dont les proportions peuvent varier selon les analyses d’environ 5%. L’argile est a priori exempte de nanoparticules.

[0064] Le poids d’argile répartie sur une surface de 10X10 cm est de 250 à 300 g/m ² . La charge d’argile du premier support imprégné d’argile est de 300 g/m ² .

[0065] Les dimensions du masque sont de L = 18 cm et 1 = 10 cm. Les 3 couches ont des dimensions identiques. Les différentes couches des masques A et B sont cousues les unes aux autres.

[0066] Pour un bon positionnement au niveau du nez et de la bouche afin de retenir le maximum de particules fines grâce à l’adsorption de l’argile l’ illite offre une importante surface. Des centaines de m ² qui permettent les réactions cationiques permettant une couverture importante sur des agents pathogènes dans la mesure où 1 cm ² de support imprégné représente de 500 ou 600 cm ² de surface active. Le port du masque ne donne pas de sensation d’humidité sur la bouche. L’humidité résiduelle due à la respiration est piégée dans les particules argileuses, ce qui permet en outre l’absorption des bactéries.

[0067] L’oxydation du fer(II) qui se transforme en fe(III) permet en outre de limiter la croissance bactérienne : pendant l’oxydation de certains minéraux, les bactéries sont tuées.

[0068] Lors de l’utilisation du masque, la face du premier support imprégnée d’argile sera de préférence située vers l’extérieur pour l’absorption optimale, lors de l’utilisation du masque. Ce positionnement permet une protection maximale à la pénétration infectieuse.

[0069] On produit deux masque A et B avec les propriétés/conditions décrites ci-dessus.

[0070] Test de respirabilité des masques A et B

[0071] La respirabilité des masques A et B est testée selon la norme NF EN 14683 pour masque chirurgical Type 1.

[0072] Les tests de respirabilité réalisés sur les deux masques A et B ont donné un résultat de 0,3 et 0,2 mbar /cm2 (et donc inférieur à 0,6 mbar/cm2, pression différentielle). Ces résultats sont donc conformes avec les exigences de la norme.

[0073] Test de filtration

[0074] La capacité de filtration des masques A et B est testée selon la norme NF EN 14683 pour masque chirurgical Type 1.

[0075] Dans les conditions de test selon la norme NF EN 14683, les masques A et B testés ont permis une filtration de 98 % de particules de diamètre égal à 3 mhi et est donc au moins aussi efficace qu’un masque chirurgical.

[0076] Dans les conditions de test selon la norme NF EN 14683, le masque selon l’invention a démontré une efficacité antibactérienne de 95%.

[0077] Les résultats antibactérien réalisé sur les masques A et B ont démontré que les résultats sur les masques A et B étaient identiques et conformes à la norme NF EN 14683. Les masques A et B sont ainsi au moins aussi efficaces que des masques chirurgicaux et présentent une respirabilité supérieure.