Brevet FR2462925A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne une plaque filtrante à plusieurs couches où une couche porteuse est recouverte de part et d'autre d'une couche active de filtration et où, dans chaque couche porteuse, le filtrat peut être rassemblé dans une ou plusieurs cavités les cavités se trouvant en liaison l'une en dessous de l'autre quand les plaques sont l'une contre l'autre et une possibilité étant prévue pour l'évacuation du filtrat. Dans les filtres à plaques, la couche de filtration repose, du côté du fluide filtré, sur une couche porteuse poreuse. L'efficacité peut être augnentée quand la couche d'appui poreuse est recouverte des deux côtés par la couche de filtration et que la plaque est baignée des deux côtés par le fluide à filtrer, ce fluide se trouvant la plupart du temps sous pression et le filtrat étant soutiré de l'intérieur de la plaque filtrante, ctest-d-dire de la couche porteuse, par exemple par des ouvertures d'évacuation dans le plan de la plaque ou dans la zone marginale. A partir de ces plaques filtrantes à plusieurs couches, on peut réaliser des bougies filtrantes ou des modules filtrants pour des filtrations simples, mais également pour de l'ultrafiltration ou de l'osmose inverse. Dans de tels dispositifs, les zones marginales sont critiques sur les faces des plaques filtrantes à plusieurs couches, car, à cet endroit, des corps étrangers peuvent pénétrer de l'exté- rieur de la plaque filtrante entre la couche de filtration et la couche porteuse, et, par conséquent, dans le filtrat. Dans le cas où l'on appuie l'une contre l'autre de façon étanche à la pression les zones marginales en vue de rendre la couche filtrante étanche au liquide et étanche à la pression visà-vis de la couche porteuse, on empêche le mouillage de tous côtes de la plaque filtrante. Une soudure ou un collage des couches filtrantes entourant la couche porteuse n'est réalisée que de façon imparfaite et seulement pour un petit nombre de matériaux de couches filtrantes; c'est en particulier douteux s'il s'agit, par exemple pour la couche filtrante, d'une membrane d'osmose inverse glycérinée. En cas de vaporisation à l'aide de thermoplastiques, l'action de la température endommage la couche filtrante, notamment dans le cas de membrane porteuse à base de porteurs en polyoléfine, et on n'obtient pas d'adhérence des thermoplastiques sur de nombreuses couches filtrantes, notamment traitées, de sorte qu'on n'obtient pas de fermeture étanche à la pression. On a trouvé que ces difficultes de mauvaise adhérence des matières plastiques sur des matériaux de membrane avec sensibilité simultanée à la température de la structure des membranes pouvaient être tournées si les zones marginales des plaques filtrantes sont entourées de résines réaction- nellesdurcissablesà froid. Des résines réactionnelles de polyuréthanne durcissables à froid conviennent tout particulièrement. Même les plaques filtrantes dont les couches filtrantes en recouvrement se composent de membranes à osmose inverse asymétriques et glycérinées acquièrent ainsi une armature marginale exceptionnellement étanche à la pression. En fait, on se serait attendu à ce que justement le moyen de traitement empoche une liaison appropriée étanche à la pression entre le matériau d'armature des zones marginales et le matériau des membranes, par des processsus de suintement et des perturbations des réactions. Comme résines convenables durcissant à froid, il existe tout particulièrement des résines réactionnelles de polyuréthanne.Dans les résines de polyuréthanne, les propriétés mécaniques peuvent varier simplement de façon particulièrement large; on connatt des types durcissant à froid allant du type élastique au type dur; on peut déjà les démouler au bout de quelques secondes; la viscosité peut être réglée de telle sorte qu'on obtienne aussi bien un mouillage des faces de la plaque filtrante, mais non une pénétration dans celle-ci; à cause de la bonne adhérence inattendue, il est également possible de réaliser une étanchéité à la pression des membranes filtrantes glycérinées. Grâce à l'armature des zones marginales d'une plaque filtrante à plusieurs couches,il ilest possible de réaliser des modules de filtration par juxtaposition sous pression, à condition qu'on ait déterminé l'une par rapport à l'autre sur les plaques filtrantes les ouvertures d'admission et d'évacuation des gaz et liquides et également les trous pour l'établissement des empilements de plaques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une coupe au travers d'une plaque filtrante à plusieurs couches; - la figure 2 représente une plaque filtrante ronde à ouverture centrale d'évacuation du filtrat; et - la figure 3 représente une plaque d'une unité modulaire. La couche filtrante 2 repose de part et d'autre de la couche porteuse poreuse 1 qui est maintenue uniquement du côté gauche. Le bord 3 de la plaque filtrante est enrobé par injection à l'aide d'une résine réactionnelle qui est durcie. Le filtrat sort latéralement en 4. La figure 2 représente une vue de dessus d'une plaque filtrante 5 à évacuation centrale 6 du filtrat. Le bord 7 est également enrobé par injection à l'aide d'une résine de réaction. En cas de nécessité, le bord de l'ouverture d'évacuation 6 peut être également enrobé d'une résine. Les plaques filtrantes 8 représentées sur la figure 3 peuvent autre combinées de façon simple en un module. Dans la zone marginale enrobée 9, on a prévu des trous 10 pour les tiges d'ancrage. Dans cette plaque, il existe deux ouvertures Il d'évacuation du filtrat. L'arrivée de la solution se trouve dans la zone 12, son évacuation dans la zone 13. Dans une disposition des plaques filtrantes selon la figure 3 l'armature des zones marginales peut assumer également la fonction d'entretoise. Dans la plupart des cas, il suffit que les intervalles soient recouverts sur 1 à 5 mm (zone 3 sur la figure 1); mais, si les trous des tiges d'ancrage se trouvent, par exemple, comme sur la figure 3 dans la zone de l'armature, on choisira une largeur plus grande (zone 9 sur la figure 3). Comme résine de polyuréthanne préférée, on peut utiliser des systèmes du commerce avec un caractère élastique, demi- dur ou, de préférence dur. On préfère des types à durcissement à froid, à base de plusieurs composés. De telles résines de polyuréthanne se composent en général pour l'un des composants d'un ou de plusieurs polyols à deux ou plusieurs groupes OH par molécule, et pour l'autre composant, d'un ou plusieurs polyisocyanates. On peut éventuellement ajouter des catalyseurs, le plus souvent des liaisons basiques-ou des sels métalliques et des stabilisateurs comme la zéolite, le phénol, des moyens de protection contre le vieillissement et des charges.Les polyols sont des polyesterpolyols, de préférence des polyétherpolyols neutre ou basiques, tels qu'on peut les obtenir selon l'état de la technique par addition, par exemple, d'oxyde d'éthylène eqon d'oxyde de propylène sur des alcools et amines, et qui ont des nombres de OH d'environ 20 à 600, de préférence autour de 400. Parmi les polyisocyanates, il s'agit de préférence de types aromatiques, notamment ceux qui sont fabriqués selon l'état de la technique sous la forme de mélange technique de produits de condensation d 'aniline-formaldéhyde. Dans une construction de plaques filtrantes, la plaque porteuse poreuse se compose, par exemple, d'une combinaison tissu-voile de verre (épaisseur 0,9 mm) sur laquelle on a rapporté de part et d'autre une membrane à osmose inverse à base de polyamide aromatique, qui s'appuié sur un voile de polyéthylène et qui est traitée à la glycérine. L'épaisseur de cette membrane porteuse atteint environ 0,3 ma. Le diamètre de la plaque est de 6 cm. Les surfaces de membranes actives se trouvent à ltextérieur. Une telle combinaison de plaques est placée dans un moule dans lequel l'armature marginale peut être réalisée pratiquement sans pression par enrobage ou injection avec la résine de polyuréthanne.Pour éviter toutefois une pénétration de la résine de polyuréthanne dans la plaque porteuse poreuse, la face est éventuellement mastiquée. Le bord de la plaque filtrante est enrobé avec une masse fondue de polyurétbanne à réaction rapide et à contour stable. Si l'on utilise le système de polyuréthanne VP PU 1146/Desmodur 44 V10 B (marque déposée de la Société Bayer), on obtient, après durcissement à la température ordinaire, une masse moulée non moussante à surface dure, avec une densité brute comprise entre 1 et 1,2 kgldm Le temps de gélification est d'environ 15 s, le temps de démoulage entre 25 et 600 s. La température du moule se trouve entre 20 et 60 C. Le mélange, le dosage et le chargement du polyuréthanne sont réalisés avec des machines doseuses connues-à piston. Pour l'enrobage des plaques filtrantes, on utilise un moule à plaques qui peut avoir un montage à deux ou trois plaques. Dans un moule à deux plaques, on a fraisé dans chaque plaque la demiépaisseur de l'article. La plaque couvercle contient un début de pellicule et une sortie de tiges. La plaque de base a des chevilles de guidage qui centrent aussi bien les pièces déposées que le couvercle à la fermeture du moule. Dans les moules à trois plaques, la plaque de base et le couvercle sont dans des plans parallèles et ne contiennent aucune cavité. Une troisième plaque placée entre les précédentes détermine par sa réalisation en forme de masque la géométrie du moule. Les chevilles de guidage dans la plaque de base reçoivent la plaque intermédiaire, le couvercle et les pièces déposées, et les centrent. Sur les chevilles de guidage de la plaque de base, on enfile la première membrane porteuse découpée, la plaque porteuse poreuse en matière plastique et fibres de verre et la deuxième membrane porteuse. Après la fermeture du moule, la machine dose le mélange réactionnel par l'intermédiaire d'une tette de mélange incorporée. Ensuite, sur les articles démoulés, il suffit de rompre l'amorce de pellicule ou de tige. On obtient, par exemple, une plaque filtrante circulaire avec une armature marginale périphérique en résine dure de polyuréthanne, qui est parfaitement plane. De façon analogue, on peut aussi obtenir des plaques filtrantes possédant des zones marginales armées et présentant un profil rectangulaire, en forme de secteur de cercle, partiellement circulaire ou analogue. Au centre de la plaque se trouve un trou déjà préformé pour l'évacuation du filtrat. Ce trou est alors raccordé à un appareil d'essai dans lequel la plaque filtrante à armature marginale peut être soumise à une solution colorante aqueuse, par exemple une solution aqueuse à 0,05% de fuchsine sous différentes pressions. Le filtrat sortant est incolore, c'est-à-dire que la plaque filtrante à membrane travaille parfaitement. L'armature marginale supporte au moins une pression de 50 bars. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'entre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Plaque filtrante à plusieurs couches dans laquelle une couche porteuse (1) est recouverte de part et d'autre d'une couche active (2) de filtration et où, dans chaque couche porteuse (1), le filtrat peut être recueilli dans une ou plusieurs cavités, les cavités étant en liaison mutuelle dans le cas de plaques filtrantes placées cote à ctte et une possibilité étant prévue pour la sortie (4) du filtrat, caractérisée en ce que les zones marginales (3) des plaques filtrantes sont entourées de façon étanche de résine réactionnelle durcissant à froid. 2 - Plaque filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on utilise comme résine réactionnelle une résine de polyuréthanne à propriété de durcissement à froid.