Brevet FR2295779A1 — publié le 19760723

La présente invention concerne un produit d'enduction pour couches filtrantes, le procédé de mise en oeuvre ainsi que les couches filtrantes obtenues, en particulier les couchés filtrantes captatrices de poussières. On sait que la capture d'une particule par filtration suppose d'abord la rencontre de la particule avec la surface du filtre et ensuite la retenue de la particule par cette surface. On peut augmenter les rencontres de la particule avec la surface du filtre en accroissant la vitesse du fluide entratnant les particules, dit fluide entraineur. La particule est retenue sur la surface d'une couche filtrante par les forces d'attraction moléculaire, les forces électrostatiques ou la configuration de l'endroit où la particule s'est déposée. D'une manière générale, ces forces diminuent plus vite que n'augmentent les forces de réentrainement quand la dimension de la particule augmente , ettet, l'on #constate souvent que l'efficacité décret avec la vitesse du fluide entratneur. Il a déjà été proposé d'enduire la surface des couches filtrantes avec des liquides enducteurs pour augmenter la probabilité de retenue d'une particule qui frappe la surface. Dans le cas de couches filtrantes enduitest les particules sont retenues par la tension superficielle du liquide enducteur ou par la résistance au cisaillement du revêtement où elles s'enfoncent. Cependant les enductions liquides présentent divers inconvénienta. Par définition elles coulent et de ce fait elles ne conservent pas une répare tition homogène, nécessaire pour une réelle efficacité, puisque le liquide s'élimine meme par gravité, ce qui est facilité par une élévation de tempéra turne, D'autre part, sous l'effet du fluide entraineur, les enductions liquides se placent sur la partie avale des parois qu'ils recouvrent, ctest-à-dire là où les particules n'arrivent pas. De plus, les enductions liquides entrent en vibration sous lteffet du fluide entrs#neur qui provoque de minuscules ondulations avec départ des enductions sous forme de fin brouillard ; ce qui fait que ces enductions ainsi pulvérisées sont retrouvées loin de la couche filtrante, là où leur présence est indésirable. Il a été découvert un produit d'enduction des couches filtrantes qui supprime les inconvénients des enductions liquides, tout en permettant de surcharger avec l'enduction la partie amont des parois de la couche filtrante et d'obtenir une efficacité supérieure0 Selon l'invention le nouveau produit d'enduction a des propriétés rhéologiques telles qu'il se comporte comme un liquide sous l'effet d'un choc et comte un solide au repos. Ainsi, la particule qui arrive à la vitesse du fluide le pénètre comme un liquide et reste emprisonnée par un solide. Les gels de silicone conviennent à la réalisation du procédé de l'invention, en plus ils présentent l'avantage d'une évolution très faible de leurs propriétés avec la température, les siloxanes substitués sont notamment très intéressants. Les gels ou pâtes de silicone à base de polydialkylsiloxane, polyaryisiloxane, polyaIkylarylsiloxane ou polynîkylvinylsiloxane donnent des résultats particulièrement satisfaisants, en particulier le polyniméthyl siloxane, le polyphénylsiloxane et le polyméthylvinyisiloxane, mais on peut choisir d'autres gels à base de silicone. Les gels de silicone peuvent comporter une charge épaississante telle la silice. La quantité de pâte de silicone à déposer est fonction de la quantité de poussière que l'on veut retenir, compte tenu des impératifs de perte de charge. Lorsque le revêtement de pâte silicone est imprégné de poussière, au point qu'il ne reste plus d'enduction siliconée en surface, l'efficacité du filtre est celle du support modifié par la couche de poussière. Le procédé d'enduction selon l'invention est applicable à de nombreux types de couches filtrantes ou filtres, à titre non limitatif on peut citer tous les filtres à chocs, les couches filtrantes à base de mousses de polymères, à cellules ouvertes naturelles ou synthétiques tissées ou non tissées de fibres synthétiques ou naturelles, de feutres, de fibres de verre, de rubans métalliques ou plastiques tissés, tricota métalliques ou plastiques, de plaques gaufrées métalliques ou plastiques, les couches filtrantes obtenues par frittage ou sintérisation. Selon un mode de mise en oeuvre de l'inventiont on utilise le gel de silicone sous forme d'une solution ou suspension. On réalise cette solution ou suspension dans un liquide de dispersion, de préférence organique, par exemple choisi parmi les hydrocarbures paraffiniques, cyclsniques, les hydrocarbures benzéniques et terpéniques, les cétones et alcools supérieurs, etc..0 La concentration de la solution doit être ajustée en fonction de la porosité de la couche filtrante. Plus la porosité est fine, plus la dilution est élevée. La concentration du composé siliconé peut être comprise entre 1 et 50 ss par litre de liquide de dispersion. Selon un objet de 11 invention, on effectue l'enduction par immersion totale de la couche filtrante dans la solution ou suspension du composé siliconé dans le liquide de dispersion,à température ambiante, puis 11 élimination du liquide de dispersion. L'élimination du liquide de dispersion est réalisée par essorage ou simple égouttage suivi d'un séchage. L'essorage peut respecter le sens de passage du fluide, de manière à concentrer l'enduction sur les parties amont du filtre. On peut également procéder à une pulvérisation directe sur la couche filtrante à enduire. Le procédé de fabrication des couches filtrantes selon l'invention est particulièrement avantageux, l'efficacité, suivant le type de filtre, peut etre accrue d'environ de 10 à 70 %. I1 est donné ci-après des exemples qui illustrent l'invention à titre non limitatif, E TE ? - On trempe totalement trois épaisseurs de mousse de polymère à cellules ouvertes, chacune de 10 mm d'épaisseur, dans une solution de polydiméthylsiloxane et de silice amorphe dans du " WRITE SPIRIT H, à une concentration de 1/6 en poids. Après immersion totale à la température ambiante, on essore et sèche à une température de 20 C , pendant 20 minutes avec un courant d'air à 1 seconde. La mousse ainsi traitée admet 80 g/m2 de gel Je polydiméthylsiloxane sans dépasser la perte de charge initiale maximum imposée. Une telle mousse imprégnée voit la quantité de poussière qui la traverse divisée par 100 Avec une poussière d'essai dense pour filtre moteur de concentration 0,1 v m3 et à la vitesse de 1,35 m/s, la rétention de la mousse est de 200 g/d2.Ltefficacité du filtre passe de 40 à 94 %. Une mcllsse de polymère à cellules ouvertes, de 40 so d'épaisseur, imprégnée comme précédemment, a une efficacité de 87 % dans le test d'essai avec une poussière pour filtre moteur de concentration 0,07 g/m3 à la vitesse de 2 m/s. Avec de la poussière peu dense, comportant 25 % de carbone black très fin du test " ASHRAM ", de concentration 0,02 g/m3 et à une vitesse de 1,60 m/s, l'effIcacité du filtre passe de 75 % avec un enzimage classique à 85 % avec la mousse imprégnée selon l'exemple. EXEMPLE 2 On trempe entièrement un mat de fibres synthétiques tissées (mélange acrylique et polyester) de 10 mm d'épaisseur et de 240 g/m2, dans une suspension de polydiméthylsiloxane, en présence de silice amorphe dans du " 'ifHI-E SPIRIT n à une concentration de 1/5 en poids, Après une immersion totale à la température ambiante, on procède à un essorage manuel et séchage à l'ambiante. Le mat admet 80 v i2 de gel de polydiméthylsiloxane. L'efficacité du filtre, testé avec la poussière ASHRAM à une concentration de 0,022g/i3 et à une vitesse de 1,35 m/s, passe de 65 % avec un enzimage classique à 75 s d'efficacité pour le mat traité selon l'exemple. Exemple On immerge un tissu non tissé en fibres de polyester synthétique de 100 g/m2, dans une solution de polydiméthylsiloxane, en présence de silice amorphe, dans du " WHITE SPIRIT " à une concentration de 1/12 en poids. Après ce traitement à la température ambiante, on effectue un séchage sans essorage. Le tissu imprégné a fixé 35 g/m2 d'enduction, et dans le test à la poussière de silice ( J + K + L ) de concentration 1 g/m3 à une vitesse de 1,10 vs on voit son efficacité passer de 20 à 86 > EXEMPLE: 4 Un panneau de mousse de polyuréthane à cellules ouvertes de 30 mm d'épaisseur, imprégné selon l'exemple 1, avec une face surchargée par simple égouttage du panneau horizontal a une efficacité de 87,5 % avec un fluide gazeux à 2 m/s, si on l'utilise avec cette face en aval, et retient 1200 g/s2 de la poussière utilisée pour filtre moteur à 100 mm de colonne d'eau de perte de charge finale.En utilisant cette face enduite en amont, l'efficacité baisse à 78 ffi et la rétention de poussière tombe à 800 g/m2 dans les mêmes conditions0 Sans enduction, avec un panneau de mousse de polyuréthane de 36 mi d'épaisseur, soit 6 mm de plus que le panneau imprégné, avec une vitesse de fluide gazeux réduite à 1,35 m/s, l'efficacité est seulement de 33 % environ EXEMPLE 5~ Un complexe constitué par une couche de 20 mm de mousse de de polyuréthane à cellules ouvertes de 0,8 mm, suivie d'une couche de 5 a de mousse de polyuréthane à cellules ouvertes de 0,25 mm, imprégné selon la technique de l'exemple 1, respectivement à 160 g/m2 et 100 g/m2 retient 328 g/m2 de poussière ASHP#ÀE contre 160 g/m2 pour le même complexe non imprégné. EXEMPLE 6 On enduit la surface dtun filtre à choc métallique, par pulvérisation, avec une solution de polydiméthylsiloxane en présence de silice amorphe dans du " WHITE SPIRIT " à une concentration de 1/5 en poids. Après le traitement Je filtre est enduit de 160 g/ma de gel de polydiméthylsiloxane. Dans le test avec une poussière d'essai dense pour filtre moteur, de concentration 1,38 g/m3 à une vitesse de 1,50 m/s, L'efficacité du filtre passe de 22 à 65 %. REVlD'~ICAT IONS 1. - Nouveau procédé d'erduction pour couches filtrantes, caractérisé en ce que le produit a des propriétés rhéologiques telles qu'il se comporte comme un liquide sous l'effet d'un choc et comme un solide au repos. 2. - Produit d'enduction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit est un dérivé silicone 3. - Produit d'enduction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le produit est un siîoxane substitués 4. - Produit d'enduction selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le produit d'enduction sous forme de gel ou de pâte est choisi parmi les polydialkylsiloxane, polyarylsiloxane, polyalkylarylsiloxane et polyalkylvirylsilosane. Sa - Produit d'enduction s siloxanee 6. - Produit d'enduction selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le produit d'enduction est en mélange avec une charge épaissisante telle la silice. 7O - Procédé de fabrication de couches filtrantes mettant en oeuvre le produit d'enduction selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on effectue l'enduction par immersion totale de la couche filtrante dans une solution ou suspension du produit d'enduction dans un liquide de dispersion, à température ambiante, puis procède à l'élimination du liquide de dispersion. 8. - Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que le liquide de dispersion est choisi Darmi les hydrocarbures paraffiniques, les hydrocarbures cyclaniques, benzéniques, terpéniques, les cétones et alcools supérieurs0 a9. Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que la concentrntlon du produit d'enduction est utilisée à une concentration de 1 à 50 100 - Couches filtrantes obtenues selon une des revendications 1 à 8, caractérisées en ce que la couche filtrante est à irise de mousses à cellules ouvertes naturelles ou synthétiques, de tisses ou non tissés de fibres naturelles ou synthétiques, de feutres, de fibres de verre, de rubans métalliques ou plastiques, tressés, tricots métalliques ou plastiques, de plaques gaufrées m#tallIques ou rlastiques, de couches filtrantes obtenues par frittage ou sintérisation.