Chapitre III : Etude de couches minces organosiliciées déposées par PECVD sur supports polymères souples :
IV. C.4. Influence d’une déformation mécanique
Comme nous l’avons fait précédemment avec les monocouches, nous avons soumis les films M312 recouverts des empilements à une sollicitation de traction uniaxiale (allongement de 2%)
Les résultats des propriétés de transport d’oxygène et de vapeur d’eau sont donnés dans et la Figure III - 37 et la Figure III - 38.
Figure III - 37 : Comparaison des (a) OTR et (b) WVTR avant (initiaux) et après sollicitation mécanique (DM) (incertitude +/- 10%)
Figure III - 38 : Comparaison des propriétés barrière des matériaux initiaux avec les matériaux ayant subi une déformation mécanique
La sollicitation mécanique affecte les dépôts multicouches de manière assez importante. Cependant, sur la Figure III - 38 qui résume les propriétés de transport, on voit que les valeurs de flux à l’oxygène sont toujours significativement inférieures à celles observées avec les monocouches ayant été étirées.
L’association des couches céramiques avec les couches SiCH permet une meilleure résistance des dépôts aux sollicitations mécaniques et par conséquent permet de conserver un gain de propriétés barrière significatif par rapport au substrat polymère référence sollicité dans les mêmes conditions.
Conclusions - Perspectives
Ce chapitre a consisté en l’étude de couches minces organosiliciées déposées sur un film polymère souple par dépôt plasma. Les dépôts ont été effectués par la société IREIS.
Une première étude a été menée afin de déterminer la configuration de traitement la plus adéquate pour nos systèmes. Pour limiter la présence de défauts dans les couches déposées, nous avons choisi de poursuivre notre étude avec un dispositif plasma à source RF dont le porte-substrat est vertical. Nous avons étudié les caractéristiques structurales et morphologiques de deux monocouches : une
couche SiOx céramique et une couche SiCH, chacune déposée pour deux précurseurs différents, le
TMS et le HMDSO. Les deux monocouches déposées sur la face PET du film M312 conduisent à des propriétés de transport très différentes : la couche « oxyde de silicium » est très barrière alors que le dépôt SiCH n’a que peu d’effet sur la perméabilité. Nous avons vu que le précurseur TMS donne des dépôts plus homogènes et par conséquent confère de meilleures propriétés barrière au polymère. C’est ce monomère que nous avons choisi de conserver pour la suite de l’étude. Ce précurseur
conduit à des propriétés barrières à O2 et H2O similaires pour les deux films polymères M312 et
APP218, en dépit de la nature différente de la couche polymère (PET et polyoléfine respectivement) sur laquelle sont effectués les dépôts. Une augmentation de l’épaisseur de la couche SiOx déposée dans la gamme d’épaisseur 197 à 400 nm ne conduit pas à une variation significative des propriétés obtenues.
Nos résultats les plus intéressants ont été positionnés par rapport à ceux relevés dans la littérature : les gains de propriétés barrière sont cohérents avec les tendances relevées à partir des résultats de la littérature. Ils sont importants pour l’oxygène et nettement plus faibles pour la vapeur d’eau. Ces évolutions peuvent être en partie reliées à la perméabilité initiale du substrat polymère que nous avons considéré pour cette étude.
Les matériaux étant soumis à un traitement de stérilisation et à des déformations mécaniques au cours du remplissage des poches, il nous a paru indispensable d’étudier les films revêtus après ce type de traitement. Des films M312 traités en surface par chacune des monocouches ont subi un traitement thermique afin d’évaluer les résistances des dépôts. De même, une déformation mécanique de faible amplitude a été mise en œuvre (traction uniaxiale). Les résultats montrent que les dépôts SiCH supportent mieux ces sollicitations que la couche SiOx.
Nous avons alors étudié deux empilements siliciés afin d’associer les propriétés barrière de la couche
céramique et la résistance du dépôt SiCH. Les combinaisons multicouches SiCH/SiOx/SiCH et
SiCH/SiOx/SiCH/SiOx/SiCH permettent d’obtenir de meilleures propriétés barrière que les films
recouverts uniquement de la couche céramique. On n’observe pas de différences importantes entre les deux types d’empilements. Les gains de propriétés barrière par rapport au support initial sont de l’ordre de 67% pour la vapeur d’eau et de plus de 95% pour l’oxygène. Les films M312 traités par chaque type d’empilement ont subi un traitement thermique et une sollicitation mécanique. Les
propriétés barrière apportées par les empilements sont moins affectées par ces post-traitements que celles des monocouches, prouvant ainsi qu’il est judicieux d’effectuer des dépôts multicouches. Afin de poursuivre ce travail, une optimisation en termes d’épaisseur de chacune des couches pourrait être envisagée. Nous pourrions aussi nous intéresser à l’observation de l’apparition de défauts après les différentes sollicitations. Nous pourrions également, afin de simuler le conditionnement d’une poche de perfusion, combiner la sollicitation mécanique et le traitement thermique : les effets délétères sur les propriétés barrière s’ajoutent-ils ? Enfin, l’objectif serait de faire des analyses sur les poches de perfusion finales, ayant été remplies et stérilisées afin de voir à quel point les différents dépôts supportent les conditions réelles d’utilisation.
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