Brevet FR2656542A1 — publié le 19910705

La présente invention concerne un filtre en verre de silice destiné à filtrer un gaz comme par exemple un gaz réactionnel ou un liquide comme par exemple un liquide chimique, et destiné à être utilisé dans la fabrication de dispositifs à semiconducteurs. On connaît différents filtres Par exemple un filtre classique est constitué par une résine synthétique comme par exemple du nitrate de cellulose, de l'acétylcellulose ou du polytétrafluoroéthylène Un autre filtre classique est formé d'alumine, de carbure de silicium ou de mullite Un filtre en verre classique est réalisé à la manière d'un verre Vycort. On ne peut pas utiliser les filtres classiques formés d'une résine pour filtrer des fluides chauds et certains produits chimiques, étant donné qu'ils ne présentent pas une résistance suffisante Lorsqu'un liquide devant être filtré traverse un filtre classique formé d'une résine, certaines parties des mailles du filtre sont élargies par la pulsation de pression Par conséquent des particules contenues dans le liquide traversent les parties o les mailles sont élargies. Dans les filtres céramiques classiques, les problèmes indiqués ci-dessus ne se présentent pas, mais ils sont formés de particules cristallines, de sorte qu'ils possèdent une structure polyhédrique entrelacée Lorsqu'une substance à filtrer traverse le filtre, la perte de pression augmente alors que la perméabilité diminue. D'autre part, des limites nettes des grains s'établissent entre les particules frittées Les impuretés contenues dans les particules peuvent se déposer dans les limites des grains de sorte qu'il peut apparaître aisément une phase limite Si la phase limite est soumise à l'action de produits chimiques, les impuretés sont dégagées, par dissolution, des limites des grains De ce fait, la résistance mécanique du filtre diminue. Dans les filtres en verre classiques, les ions de bore et les ions alcalins sont susceptibles de se dégager des filtres par dissolution et de pénétrer dans un filtrat. C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un filtre en verre de silice présentant une bonne résistance chimique, une grande perméabilité et une surface étendue de filtration. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un filtre en verre de silice, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps de support poreux constitué par des particules (poudre) de silice amorphe formant un corps poreux fritté et possédant une pureté égale à 99,9 % ou plus et contenant au total 150 ppm ou moins d'impuretés incluant un alcali, un métal alcalin, un métal lourd et/ou des éléments du groupe B III (B, Al, Ga, In et Tl); et une couche de fil- tration formée sur le corps de support et constituée par des particules de silice amorphe formant un corps poreux fritté, à l'état finement divisé, et possédant sensiblement la même pureté que celle du corps de support. Le corps de support et les couches ne sont pas formés de particules cristallines, mais par des particules de silice amorphe C'est pourquoi, il ne se forme aucune phase limite. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, le filtre en verre de silice inclut en outre une ou plusieurs couches intermédiaires formées entre le corps de support et la couche de filtration et constituées par des particules de silice amorphe formant un corps poreux fritté, et possédant essentiellement la même pureté que celle du corps de support S'il n'est prévu qu'une seule couche intermédiaire, elle possède des particules ayant des tailles inférieures à celle des particules du corps de support et supérieures à celle des particules de la couche de filtration Pour obtenir les meilleurs résultats, l'épaisseur de la couche intermédiaire possède une valeur égale à la moitié ou plus du diamètre moyen des pores du corps de support, et la taille des particules de la couche intermédiaire est égale à la moitié ou plus du diamètre moyen des pores du corps de support et est égale ou inférieure au diamètre moyen des particules du corps de support Dans le cas de plusieurs couches intermé- diaires, les particules d'une couche intermédiaire (Nom) possèdent des particules d'un diamètre moyen égal à la moitié ou plus d'un diamètre moyen des pores de la couche intermédiaire intérieure immédiatement suivante (No m-1) et égal ou inférieur au diamètre moyen des particules de cette couche Les particules de la couche intermédiaire la plus interne possèdent un diamètre -moyen égal à la moitié ou plus d'un diamètre moyen des pores de la couche de filtration et égal ou inférieur au diamètre moyen des particules de cette couche Dans un tel cas, les particules ne sont pas insérées dans des pores relativement larges et les diamètres des pores augmentent graduellement dans la direction de filtration Par conséquent, le rendement de filtration peut être accru et maintenu pendant un long intervalle de temps. De préférence, l'épaisseur de la couche de filtration possède une valeur comprise entre 10 et 500 fois le diamètre des particules de la couche de filtration. L'épaisseur de la couche intermédiaire est supérieure à la moitié du diamètre moyen des pores du corps de support. Un dispositif de filtrage inclut un filtre en verre de silice comme indiqué précédemment et un boîtier en verre de silice possédant une pureté égale à 99,9 % en plus et contenant au total 150 ppm ou moins d'impuretés incluant un alcali, un métal alcalin, un métal lourd et/ou des éléments du groupe B III et constitué par des particules de silice amorphe formant un corps fritté et ne présentant aucune perméabilité aux gaz ou aux liquides, le filtre étant placé dans le boîtier de manière à filtrer un fluide traversant ce boîtier. Le corps de support et la couche sont formés de préférence d'une couche contenant 75 % en poids ou plus de particules possédant une taille s'étageant entre + 50 % et/ou -50 % des tailles moyennes des particules du corps de support et des couches Les diamètres des pores des couches sont relativement uniformes, sans colmatage La porosité peut être amenée à une valeur modérément élevée. La porosité du corps de support est de préférence inférieure à 60 % étant donné que sa résistance mécanique peut être bonne De préférence, elle est supérieure à 10 % étant donné que la perte de pression augmente et que le facteur de transmission diminue. L'épaisseur de la couche possède une valeur comprise de préférence entre 10 et 500 fois la taille des particules de cette couche Si elle est supérieure à 10 fois cette valeur, des trous d'épingle sont aptes à se former Si elle est supérieure 500 fois à cette valeur, la perte de pression augmente et le facteur de transmission diminue. Si les particules du corps de support et/ou des couches possèdent une forme sensiblement sphérique, les surfaces deviennent planes de sorte qu'un fluide devant être filtré peut circuler d'une manière uniforme C'est pourquoi, la perte de pression est réduite et le facteur de transmission est accru. Si le corps de support et les couches possèdent une structure dissymétrique, la surface de filtration peut être accrue. Si le filtre est formé de particules de silice amorphe et possède une structure continue uniforme, il ne se forme aucune phase limite contenant des impuretés ségrégées C'est pourquoi, le filtre possède une bonne résistance chimique et une résistance mécanique suffisante. Lorsqu'un gaz est filtré par un filtre en verre de silice, la charge électrique statique négative est remarquablement accrue de sorte que de petites poussières, en particulier des particules chargées positivement, peuvent être aisément captées. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une vue explicative montrant les relations entre la taille et le volume des pores dans un filtre en verre de silice de l'exemple 2 conforme à la présente invention; et les figures 2 à 4 sont des vues en coupe schématique montrant trois unités de séparation de tailles équipées d'un filtre en verre de silice conforme à la présente invention. FORME DE RÉALISATION PRÉFÉRÉES Comme représenté sur la figure 2, un filtre 1 est placé dans un boîtier 2 réalisé un verre de silice de manière à former une unité de séparation de tailles, possédant une entrée 3 et une sortie 4. La figure 3 représente une autre unité de séparation des tailles qui comporte un boîtier 11 constitué par une partie cylindrique 12, une plaque d'extrémité de droite 14 possédant une entrée 13, une plaque d'extrémité de gauche 16 possédant une sortie 15, réunis par un procédé de fusion, dans des conditions étanches à l'air Un filtre cylindrique 17 est placé dans le boîtier 11 et inclut une partie cylindrique 19 et une plaque d'extrémité 18 fixée à une extrémité de droite du filtre Ce filtre 17 recouvre la sortie 15. La figure 4 représente une autre unité de séparation de tailles, qui est sensiblement identique à celle de la figure 3, hormis que le filtre 20 ne comporte aucune plaque d'extrémité. Le boîtier 2, Il et la plaque d'extrémité 18 possèdent une pureté égale à 99,9 % ou plus et contiennent au total 150 ppm ou moins d'impuretés incluant un alcali, un métal alcalin, un métal lourd et/ou des éléments du groupe B III et sont constitués par des particules de silice amorphe formant un corps fritté et ne présentent aucune perméabilité aux gaz ou aux liquides. On va expliquer ci-après à titre d'exemple le mode de fabrication des filtres 1,17,20. EXEMPLE 1 On a fabriqué un groisil en verre de silice synthétique en utilisant un procédé de fusion à la flamme. C'est-à-dire qu'on a décomposé thermiquement le tétrachlo- rure de silicium Si (Si C 14) au moyen d'une flamme à l'oxy- gène-hydrogène pour obtenir de la silice (Si C 2) sous la forme d'un groisil On a broyé le groisil à sec dans un broyeur à boulets en verre de silice de manière à former une poudre de silice possédant des particules ayant une taille ou un diamètre moyen de 15 gym Les impuretés contenues dans la poudre de silice sont indiquées dans le tableau 1. Tableau 1 Na K Li Fe Al Ca Mg Cu Ti Concen 0,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 tration ou ou ou ou ou (ppm) moins moins moins moins moins On a classé la poudre dans la gamme de 10- Mm Ensuite, on a mélangé de l'eau à la poudre et on a formé un disque possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 2 mm, par moulage ou coulée en barbotine On a fait cuire le disque à 1500 'C de manière à former un corps de support fritté poreux constitué par des particules de silice amorphe D'autre part, on a fabriqué un groisil en verre de silice synthétique par fusion à la flamme, puis on l'a broyé à l'état humide dans un broyeur à boulets en verre de silice de manière à former une boue contenant de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 3 Vm On fait couler la boue sur la surface du corps de support en formant une couche de support Puis on l'a fait cuire à 1200 'C La couche du corps de support était constituée par des particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine Le filtre possédait une structure de couche dissymétrique en coupe. Le filtre était constitué par de la silice possédant une pureté égale à 99,9 % ou plus Les impuretés contenues dans le filtre sont indiquées dans le tableau 2. Na K Li Fe Ai Ca Mg Cu Ti Concen 0,7 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 tration ou ou ou ou ou (ppm) moins moins moins moins moins Exemple 2 On a fabriqué un corps de support similaire et une couche similaire, sensiblement de la même manière que dans l'exemple 1, hormis que la boue contenait de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 3 çm - On a classé la boue dans la gamme de 1 à Pm, à l'état humide On a fait couler la boue classée sur la surface d'un corps de support de manière à former une couche sur ce corps Puis on l'a fait cuire à 1200 *C. La couche était constituée par des particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine La couche possédait une structure dissymétrique en coupe. Exemple comparatif 1 On a fabriqué un corps de support et une boue sensiblement de la même manière que dans l'exemple 1. Cependant, la poudre de silice possédait des particules d'une taille moyenne de 15 lu et n'était pas classée. On a mélangé de l'eau à la poudre et on a formé un disque possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 2 mm par coulée en barbotine On a fait cuire le disque à 1500 'C de manière à former un corps de support poreux fritté constitué par des particules de silice amorphe On a formé une couche sur le corps de support comme dans l'exemple 1. On a mesuré les pores présents dans les corps de support de l'exemple 2 et de l'exemple comparatif 1 Les relations entre la taille et le volume de ces pores sont représentées par les courbes A (Ex 2) et B (Ex comp 1) sur la figure 1. Comme on le voit sur la figure 1, si on utilise la poudre classée et la boue classée, le volume de pores augmente et les tailles ou les diamètres des pores deviennent uniformes. De même, on a mesuré la perméabilité On a fait passer du gaz azote dans les filtres de l'exemple 2 et de l'exemple comparatif 1 Dans le cas o la perte de pression est égale à 0,5 105 Pa, la perméabilité dans l'exemple 2 est égale à 100 m 3/(h m 2) et la perméabilité dans l'exemple comparatif 1 est égale à 30 m 3/(h m 2). Ainsi, on peut accroître la perméabilité si on utilise une poudre et une boue classée. Exemple 3 On a fabriqué une poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 15 Mn, de la même manière que dans l'exemple 1 Les particules de la poudre sont devenues sphériques dans une flamme et on a classé cette poudre en deux groupes de tailles de 10-20 pm et de 1-5 Mm - On a mélangé de l'eau à la poudre à particules sphériques ayant des tailles dans la gamme de 10-20 Vm et on a formé un disque possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 10 mm par coulée en barbotine comme dans l'exemple 1 On a fait cuire le disque à 15000 C de manière à former un corps de support fritté constitué par des particules de silice amorphe. D'autre part, on a mélangé de l'eau à la poudre formée de particules sphériques dans la gamme de 1- Um pour former une boue On fait couler la boue sur la surface du corps de support de manière à y former une couche On l'a fait cuire à 12000 C La couche était constituée par des particules de silice amorphe sous la forme d'un corps fritté de structure poreuse et fine La couche possédait une structure dissymétrique en coupe. Exemple comparatif 2 On a fabriqué le même corps de support que celui de l'exemple 3 On a mélangé de l'eau à de la poudre de silice amorphe placée dans la gamme de 1-5 Vm -de manière à former une boue On fait couler la boue sur une surface du corps de support de manière à y former une couche Puis on l'a fait cuire à 12000 C La couche était constituée par des particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine, et possédait une structure dissymétrique en coupe. On a testé la perméabilité des filtres On a fait passer du gaz azote dans les filtres de l'exemple 2 et de l'exemple comparatif 2 Dans le cas d'une perte de pression de 0,5 105 Pa, la perméabilité pour l'exemple 3 était égale à 600 m 3 h'i m 2 et la perméabilité pour l'exemple comparatif 2 était égale à 400 m 3 h-i m-2. Ainsi, on peut améliorer la perméabilité et la poudre si l'on utilise la poudre classée formée de particules sphériques et la boue classée. Exemple 4 On a fabriqué le même corps de support que celui de l'exemple 3 On a mélangé 1500 ml d'éthanol et 200 ml d'ammoniaque à 29 % dans une enceinte réactionnelle en verre de silice, équipée d'un agitateur, pour former un liquide réactionnel On a mélangé 1000 ml d'éthanol et 250 ml de tétraéthoxysilane de manière à former un liquide brut On a fait tomber goutte-à-goutte le liquide dans le liquide réactionnel à 20 'C tout en agitant pendant 8 heures, de manière à former une boue contenant une poudre de silice monodispersée formée de particules sphériques possédant un diamètre de 0,4 pm On fait couler la boue sur une surface du corps de support de manière à y former une couche Puis on l'a fait cuire à 1150 'C de manière qu'elle soit constituée de particules de silice amorphe formant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine La couche possédait une structure dissymétrique en coupe. Les pores contenus dans ce filtre possédaient un diamètre de 0,2 Um On a filtré du gaz azote au moyen de l'unité de séparation de tailles de la figure 2 On a fait passer le gaz filtré sur une pastille en silicium de ,24 cm (non représentée) On a compté le nombre des particules ou de poussières possédant une taille de 0,1 Vm en utilisant un compteur de poussières de surface. Les résultats sont indiqués dans le tableau 3 Le tableau 3 indique également des résultats d'essai comparatif d'un filtre formé d'alumine. Tableau 3 Filtre Taille des pores Nombre des parti- ("in) cules comptées Filtre en verre de silice 0,2 il Filtre en alumine 0, 2 42 Si on utilise un filtre en verre de silice, le rendement de collecte est élevé par rapport à un filtre en alumine. Exemple 5 On a fabriqué le même filtre en verre de silice que celui de l'exemple 4 La boue contenait une poudre de silice monodispersée à particules sphériques d'une taille de 0,4 Pum comme dans l'exemple 4 On fait couler la boue sur une surface du filtre de manière à y former une couche de poudre de silice monodispersée à particules sphériques On l'a fait cuire à 11500 C On a répété ces étapes opératoires En tant que résultat, on a obtenu une pluralité de couches de filtrage, de sorte que l'épaisseur des couches augmentait graduellement comme représenté dans le tableau 4. On a fait passer du gaz azote à travers les couches du filtre de manière à mesurer la perméabilité Les résultats sont indiqués dans le tableau 4 La perte de pression était égale à 0,5 105 Pa. Tableau 4 C = Epaisseur des Rapport Perméabilité couches du entre C et la 2 filtre taille des (m 3 h-1 m) (Pm) particules 2 5 Formation de trous d'épingles 12,5 1000 75 800 275 400 500 50 300 750 4 L'épaisseur totale des couches du filtre possédait de préférence une valeur comprise entre 5 et 100 fois la taille des particules constituant ces couches. Cette épaisseur est inférieure à 10 fois la taille des particules, des trous d'épingle se forment aisément Si cette épaisseur est supérieure à 500 fois la taille des particules, la perméabilité diminue. Exemple 6 On a préparé la même poudre de silice que celle de l'exemple 1 de manière qu'elle possède des particules ayant différentes tailles moyennes On a mélangé de l'eau à la poudre et on a formé des disques possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 2 mm On a fait cuire les disques à 1500 'C de manière qu'ils forment des corps de support frittés constitués par des particules de silice amorphe Les corps de support possédaient les différentes porosités comme indiqué dans le tableau 5. On fait couler la même boue que celle de l'exemple 4 sur une surface de chaque corps de support de manière à y former une couche La boue contenait une poudre de silice monodispersée à particules sphériques possédant une taille de 0,4 im On a fait cuire la couche à 11500 C de manière qu'elle soit composée de particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine. On a mesuré la perméabilité de chacun des filtres au gaz azote Les résultats sont indiqués dans le tableau 5 La perte de pression est égale à 0,5 105 Pa. Tableau 5 Porosité (%) Perméabilité M 3 h- m-2 4 10 ou moins 17 50 24 190 32 380 52 380 Par conséquent, un corps de support possède de préférence une porosité égale à 10 % ou plus. Exemple 7 On a fabriqué le même corps de support que celui de l'exemple 3. On a mélangé 1150 ml d'éthanol et 100 ml d'ammo- niaque à 29 % dans une enceinte réactionnelle formée de verre de silice et comportant un agitateur pour former un liquide réactionnel On a mélangé 100 ml d'éthanol et 200 ml de tétraéthoxysilane pour former un liquide brut On a fait tomber goutte-à-goutte le liquide dans le liquide réactionnel à 200 C tout en agitant pendant 8 heures, de manière à former une boue contenant une poudre de silice monodispersée à particules sphériques possédant un diamètre de 0,2 Mm On a fait couler la boue sur une surface du support du corps de support de manière à y former une couche Puis on l'a fait cuire à 10500 C La couche était constituée de particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine, cette structure étant dissymétrique en coupe. Les pores de ce filtre possédaient une taille égale à 0,1 Mm - On a mesuré la perméabilité au gaz azote et à l'eau pure et la porosité du filtre Les résultats sont indiqués dans les tableaux 6, 7 et 8 De même, on a représenté les propriétés correspondantes d'un filtre en alumine et d'un filtre en verre Vycor@. Filtre Taille des pores (V r) Tableau 6 Perméabilité aux gaz (m 3 h m-2) Perte de pression Perte de pression de 0, 5 105 Pa de 105 Pa Filtre en verre de si- lice 0,1 380 800 Filtre en alumine 0,1 350 700 Filtre en verre Vycor 0,1 300 650 Tableau 7 Filtre Taille des Perméabilité aux liquides (mk h -_- pores Perte de pression Perte de pression (âm) de 0,5 105 Pa de 105 Pa Filtre en verre de si- lice 0,1 4,0 8,0 Filtre en alumine 0,1 Ot 3,5 7,0 Filtre en verre Vycor 0,1 4,0 Tableau 8 Filtre Taille des pores Porosité (umn) (%) Filtre en verre de silice 2 40 Filtre en alumine 2 35 On a fabriqué le filtre en verre à la manière d'un verre Vyco Loen tant que corps poreux Le filtre en verre de silice de l'exemple 7 présentait une perméabilité aux gaz, une perméabilité aux liquides et une porosité égale ou supérieure à celle du filtre en alumine. On a filtré différents gaz et liquides au moyen d'un filtre de l'exemple 7 placé dans l'unité de séparation de tailles de la figure 2 Les résultats et sa résistance chimique sont indiqués dans le tableau 9. Les propriétés correspondantes d'un filtre en alumine sont également indiquées dans le tableau 9 Dans le tableau 9, 0, * et X signifient respectivement "bon", possible", "défaillant". Tableau 9 Fluide devant Filtre en verre Filtre en être filtré de silice alumine 8,0 air 0 n 0 u N 2 H Cl C 12 51 C 14 B 2 H 2 H 2504 HNO 3 H 20 HF X o o * * * on * * * Le filtre en verre de silice résiste aux acides, hormis l'acide fluorhydrique. On a filtré un liquide à 20 % de H 25 04 en utilisant le filtre en verre de silice de l'exemple 7 On a mesuré les concentrations des impuretés contenues dans le liquide filtré Les résultats sont indiqués dans le tableau Les résultats d'essai sont également représentés dans le cas d'un filtre en alumine. Tableau 10 Concentration (ppb) Filtre en verre de Filtre en alumine Élément silice (taille des (Taille des pores pores égale à 0,1 um) égale à 0,1 vm) ou moins ou moins ou moins ou moins ou moins ou moins ou moins Na Ca K Al Fe Cr Ni Cu 10 ou moins 10 ou moins Si on utilise un filtre en verre de silice, les impuretés sont efficacement filtrées et éliminées. Exemple 8 On a préparé la même poudre de silice que celle de l'exemple 1 et on y a mélangé de l'eau, puis on lui a donné la forme d'un disque possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 2 mm par coulée en barbotine On a fait cuire le disque à 10500 C de manière à obtenir un corps de support fritté poreux constitué par des particules de silice amorphe et possédant des particules d'une taille moyenne de 8 prn. D'autre part, on a fabriqué un groisil de verre de silice synthétique au moyen d'une fusion à la flamme, puis on l'a broyé à l'état humide dans un broyeur à boulets en verre de silice de manière à former une boue contenant de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 4 p Jm On a fait couler la boue sur une surface supérieure du corps de support de manière à y former une couche intermédiaire, jusqu'à ce qu'elle possède une épaisseur de 5 çm Puis on l'a fait cuire à 13000 C La couche intermédiaire située sur le corps du support était constituée par des particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine. Ensuite, on a broyé à l'état humide un groisil en verre de silice synthétique produit par fusion à la flamme, dans un broyeur à boulets en verre de silice de manière à former une boue contenant de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 2 pim On a fait couler la -boue sur une surface de la couche intermédiaire de manière à y former une couche de filtration Puis on l'a fait cuire à 12000 C La couche de filtration située sur la couche intermédiaire était constituée de particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine Le corps de support, la couche intermédiaire et la couche de filtration constituent une structure dissymétrique. Le filtre en verre de silice était formé par de la silice possédant une pureté égale à 99,9 % ou plus Les impuretés contenues dans le filtre sont indiquées dans le tableau 11. Tableau 11 Élément Na K Li Fe Ai Ca Mg Cu Ti concen 0,7 0,2 0,1 0,1 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 tration ou ou ou ou ou (ppm) moins moins moins moins Exemple comparatif 3 On a préparé la même boue que celle de l'exemple 8 de manière qu'elle contienne de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 2 pm et on l'a fait couler sur une surface du même corps de support que celui de l'exemple 8 de manière à former une couche intermédiaire sur ce corps Puis on l'a fait cuire à 2000 C La couche intermédiaire située sur le corps de support était constituée par des particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine. On a répété l'étape de formation d'une telle couche intermédiaire et finalement on a formé une couche de filtration sur la dernière couche intermédiaire comme indiqué dans le tableau 12 Les résultats de l'essai de perméabilité sont indiqués dans le tableau 12 De l'eau pure traversait les filtres des exemples 8-1 à 8-14, et des exemples comparatifs 3-1 à 3- 4 La perte de pression était égale à 0,5 105 Pa. On peut augmenter la surface effective de filtration et la liaison effective entre le corps de support et la couche de filtration si l'épaisseur de la ou des couches intermédiaires est supérieure à la moitiédu diamètre moyen des pores du corps de support. Tableau 12 Épaisseur de la Épaisseur de ou des couches la couche de intermédiaires filtration (dm) (Vm) Exemple 8-1 8-2 8-3 8-4 8-5 8-6 8-7 8-8 8-9 8-10 8-11 8-12 8-13 8-14 Perméabilité (m 3 h-1 l m-2) X X X X Exemple 3-1 O 25 X compa 3-2 O 40 X ratif 3-3 O 80 X 3-4 O 120 1 La référence d'épingle se forme. Exemple 9 X indique qu'au moins un trou On a fabriqué de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 25 vm de la même manière que dans l'exemple 8, puis on l'a classée dans la gamme de 20-30 Vm On a mis en forme la poudre à l'aide d'une machine de pressage de manière à former un disque possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 2 mm On a fait cuire le disque à 1500 'C de manière à fabriquer un corps de support fritté constitué par des particules de silice amorphe et possédant des pores d'un diamètre moyen de 10 Vmr et une structure poreuse. De même, on a broyé une poudre de verre quartzeux synthétique à l'état humide de manière à former une boue contenant de la poudre de silice ayant des particules d'un diamètre moyen de 10 Vm On a fait couler la boue sur une surface du corps de support de manière à y former une première couche intermédiaire On l'a fait cuire à 14000 C. La première couche intermédiaire était constituée de particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et une épaisseur moyenne de gom. D'autre part, on a fabriqué la même boue que celle de l'exemple 8 de manière qu'elle contienne de la poudre de silice possédant des particules d'un diamètre moyen de 4 pin, puis on l'a fait couler sur une surface de la première couche intermédiaire de manière à y former une seconde couche On l'a fait cuire à 13000 C La seconde couche intermédiaire était constituée de particules de silice amorphe formant un corps fritté possédant une structure poreuse, d'une épaisseur moyenne de 20 pm. Ensuite, on a fabriqué la même boue que celle de l'exemple 8 de manière qu'elle contienne de la poudre de silice possédant des particules d'un diamètre moyen de 1 Vm, puis on l'a fait couler sur une surface de la seconde couche intermédiaire de manière à former une couche de filtration On l'a fait cuire à 12000 C La couche de filtration était constituée par des particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse Le corps de support, les couches intermédiaires et la couche de filtration forment une structure dissymétrique Le diamètre des pores de la couche de filtration était égal à 0,4 Pm. En outre, on a fabriqué des corps de support de la même manière que dans l'exemple 9 de manière qu'ils possèdent des particules ayant des diamètres moyens de 15 et 8 eu-n Comme dans l'exemple 9, on a formé deux couches intermédiaires sur chaque corps de support comme indiqué dans le tableau 13, en utilisant différents diamètres moyens des particules de poudres de silice, et on a formé une couche de filtration possédant des particules d'une taille moyenne de 1 pmn et une épaisseur de 10 um avec des pores d'un diamètre de 0,4 Vm sur la dernière couche intermédiaire, de manière à former différents filtres en verre de silice Les résultats du test de perméabilité appliqué aux filtres sont indiqués dans le tableau 13 On a indiqué les diamètres moyens des particules et les diamètres moyens des pores La référence X désigne la formation d'au moins un trou d'épingle. Tableau 13 N O de Première cou Deuxième cou Perméabilité l'exemple che intermé che intermé m 3 h 1 i m-2 diaire(f Jm) diaire (hum) Parti Pore Epais Parti Pore Epaisseur cule seur cule 9-1 2 1 40 X 9-2 2 1 80 1 9-3 4 2 40 8 9-4 4 2 40 2 1 40 2 9-5 4 2 80 2 1 80 1 9-6 8 4 40 2 1 40 2 9-7 8 4 40 4 2 40 3 9-8 8 4 40 4 2 80 3 9-9 8 4 40 6 3 40 x 9-10 10 5 40 2 1 40 x 9-11 10 5 40 4 2 40 x 9-12 10 5 40 6 3 3 x Comme cela est indiqué dans le tableau 13, si on compare les exemples 9-1, 9-10 et 9-11 aux exemples 9-2 à 9-8, dans le cas d'au moins deux couches intermédiaires, on peut noter que les particules d'une couche intermédiaire possèdent de préférence des pores d'un diamètre moyen supérieur à la moitié du diamètre moyen des pores de la couche intermédiaire intérieure immédiatement suivante, et des particules d'un diamètre moyen inférieur au diamètre moyen des particules de cette couche De même, on peut noter que les particules de la dernière couche intermédiaire possèdent de préférence des pores ayant un diamètre moyen inférieur à la moitié du diamètre moyen des particules de la couche de filtration, de sorte qu'il ne se forme aucun trou d'épingle même si l'épaisseur de la couche de filtration est faible. Exemple 10 On a fabriqué de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 30 vm, de la même manière que dans l'exemple 8 Les particules de la poudre sont devenues sphériques dans une flamme, et on a classé cette poudre dans deux groupes de tailles de 25 35 Vm et de 1-5 Pm - On a donné à la poudre sphérique formée de particules ayant des tailles de 25-35 tm la forme d'un disque possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 2 mm On a fait cuire le disque à 15000 C de manière à former un corps de support fritté constitué de particules de silice amorphe et possédant des pores d'un diamètre moyen de 15 ym - D'autre part, on a mélangé de l'eau à la poudre sphérique dans la gamme de tailles de 1-5 vm pour former une boue On a fait couler la boue sur une surface supérieure du corps de support de manière à y former une coue intermédiaire Puis on l'a fait cuire à 1300 'C La couche intermédiaire était constituée de particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine. D'autre part, conformément au procédé Stober, on a mélangé 1500 ml d'éthanol et 100 ml d'ammoniac à 29 % dans une enceinte réactionnelle formée de verre de silice et comportant un agitateur de manière à former un liquide réactionnel On a mélangé 100 ml d'éthanol et 200 ml de tétraéthoxysilane de manière à former un liquide brut On a fait tomber goutte-à-goutte le liquide brut dans le liquide réactionnel à 200 C tout en agitant pendant 8 heures, de manière à former une boue contenant une poudre de silice monodispersée, à particules sphériques possédant un diamètre de 0,2 _pm. On a fait couler la boue sur une surface supérieure de la couche intermédiaire de manière à former une couche de filtration sur cette couche Puis on l'a fait cuire à 12000 C Elle était constituée de particules de silice amorphe constituant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine Le corps de support, la couche intermédiaire et la couche de filtration constituaient une structure dissymétrique en coupe Les pores dans ce filtre possédaient un diamètre de 0,1 çm. On a utilisé les filtres pour filtrer du gaz azote afin d'en mesurer les propriétés Les résultats des essais sont indiqués dans les tableaux 14, 15 et 16. Le filtre en verre Vycor est un filtre en verre produit au moyen du procédé Vyco C et possédant un corps poreux. Tableau 14 Filtre Diamètre des Perméabilité aux gaz pores (Um) m 3 h-1 m-2 Perte de pression Perte de pression de 0,5 105 Pa de 1 105 Pa Filtre en verre de silice 0,1 380 800 Filtre en aluminium 0,1 350 700 Filtre en verre Vycor O 0,1 300 650 Tableau 15 Filtre Diamètre des Perméabilité aux gaz pores (dm) 3 h-l m-2 Perte de pression Perte de pression de 0,5 105 Pa de 1 105 Pa Filtre en verre de silice 0,1 4,0 8,0 Filtre en aluminium 0,1 3,5 7,0 Filtre en verre Vycor 0,1 *Tableau 16 Filtre Diamètre des pores Porosité (%) (Ym) Filtre en verre de silice 0,1 40 Alumine 0,1 35 On peut noter que le filtre en verre de silice présentait une perméabilité aux gaz, une perméabilité aux liquides et une porosité égales ou supérieures à celles du filtre en alumine. Les résultats d'essais du filtre en verre de silice concernant sa résistance chimique sont indiqués dans le tableau 17 On a filtré différents gaz et liquides au moyen des filtres Les propriétés d'un filtre en alumine sont également représentées dans le tableau 17, dans lequel O, * et X signifient respectivement "bon", "possible", "défaillant". Tableau 17 Fluide devant Filtre en verre Filtre en être filtré de silice alumine Air N 2 HC 1 O. O * 8,0 C 12 O * Sl C 14 O * B 2 H 2 O O H 2 SO 4 O * HNO 3 O * H 20 O * HF X * Le filtre en verre de silice peut résister aux acides, hormis à l'acide fluorhydrique. On a filtré un liquide à 20 % de H 2 SO 4 au moyen du filtre en verre de silice de l'exemple 10 On a mesuré les impuretés contenues dans le liquide filtré Les résultats sont représentés dans le tableau 18 Les résultats d'essais sont également représenté dans le cas d'un filtre en alumine. Tableau 18 Élément Concentration (ppb) Filtre en verre Filtre en alumine de silice (taille des pores (taille des 0,1 m) - pores 0,2 Vm) Na 20 110 Ca 10 45 K 10 15 Al 35 520 Fe 10 90 Cr 10 ou moins 10 Ni 10 ou moins 10 Cu 10 ou moins 10 Si on utilise le filtre en verre de silice, on peut effectivement filtrer des impuretés. Exemple 11 On a fabriqué de la poudre de silice possédant des particules d'une taille moyenne de 15 (m, de la même manière que dans l'exemple 8 On a classé la poudre dans la gamme de tailles de 10-20 vm On a mélangé de l'eau à la poudre classée et on a formé un disque possédant un diamètre de 15 mm et une épaisseur de 2 mm On a fait cuire le disque à 15000 C de manière à former un corps de support fritté constitué de particules de silice amorphe et possédant des bords d'un diamètre moyen de 8 pm. D'autre part, comme dans l'exemple 8, on a mélangé de l'eau à deux types de poudres de silice de manière à former deux boues possédant des particules ayant des diamètres moyens respectifs égaux à 4 et 2 Um On a classé les boues à l'état humide comme étant une boue à 3-6 pm et une boue à 1-3 pfm - On a fait couler la boue à 3-6 Vm sur la surface supérieure du corps de support de manière à y former une couche intermédiaire Puis on l'a fait cuire à 1300 'C La couche intermédiaire était constituée par des particules de silice amorphe formant un corps fritté possédant une structure poreuse et fine, d'une épaisseur de pm - Ensuite, on a fait couler la boue à 1-3 Vm sur la surface supérieure de la couche intermédiaire de manière à former une couche de filtration sur cette couche. Puis on l'a fait cuire à 1200 'C La couche de filtration était constituée par des particules de silicium amorphe formant corps fritté possédant une structure poreuse et fine, d'une épaisseur de 80 Pm Le corps poreux, la couche intermédiaire et la couche de filtration constï- tuaient une structure de couche dissymétrique en coupe. On a comparé le filtre de l'exemple 11 au filtre de l'exemple 8-5 pour ce qui concerne la perméabilité à l'eau pure Les résultats d'essai sont indiqués dans le tableau 19. Tableau 19 Perméabilité (m 3 h 1 m-2) Exemple 11 30 Exemple 8-5 20 REVENDICATIONS 1 Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20), caractérisé en ce qu'il comporte: un corps de support poreux constitué par des particules de silice amorphe formant un corps poreux fritté et possédant une pureté égale à 99,9 % ou plus et contenant au total 150 ppm ou moins d'impuretés incluant un alcali, un métal alcalin, un métal lourd et/ou des éléments du groupe B III; et une couche de filtration formée sur le corps de support et constituée par des particules de silice amorphe formant un corps poreux fritté, à l'état finement divisé, et possédant sensiblement la même pureté que celle du corps de support. 2 Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche intermédiaire formée entre le corps de support et la couche de filtration et constituée par des particules de silice amorphe formant un corps poreux fritté et possédant sensiblement la même pureté que celle du corps de support, la couche intermédiaire possédant des particules d'une taille inférieure à celle des particules du corps de support et supérieures à celles des particules de la couche de filtration. 3 Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20)selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de filtration est comprise entre et 500 fois le diamètre des particules de la couche de filtration. 4 Filtre en verre de silice selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de support possède une porosité comprise entre % et 60 %. Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poudre est formée de particules sphériques. 6 Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche intermédiaire possède une valeur égale à la moitié ou plus du diamètre moyen des pores du corps de support. 7 Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la taille des particules de la couche intermédiaire est égale à la moitié ou plus du diamètre moyen des pores du corps de support et est égale ou inférieure au diamètre moyen des particules du corps de support. 8 Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couche intermédiaire est formée de plusieurs couches et que les particules d'une couche intermédiaire possèdent un diamètre égal à la moitié ou plus du diamètre moyen des pores de la couche intermédiaire intérieure immédiatement suivante et égal ou inférieur au diamètre moyen des particules de cette couche, et que les particules de la couche intermédiaire la plus intérieure possèdent un diamètre moyen égal à la moitié ou plus de diamètre moyen des pores de la couche de filtration et égal ou inférieur au diamètre moyen des particules de cette couche. 9 Filtre en verre de silice ( 1; 17; 20)selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le corps de support et la ou les couches sont formés par une poudre contenant 75 % en poids ou plus de particules possédant une taille s'étageant entre + 50 % et/ou -50 % des tailles moyennes des particules du corps de support et des couches. Dispositif de filtrage comportant un filtre en verre de silice ( 1; 17; 20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il possède un boîtier ( 2; 11) formé par du verre de silice possédant une pureté égale à 99,9 % ou plus et contenant au total 150 ppm ou moins d'impuretés incluant un alcalin, un métal alcali, un métal lourd et/ou des éléments du groupe B III et constitué par des particules de silice amorphe formant un corps fritté et ne présentant aucune perméabilité aux gaz ou aux liquides, le filtre ( 1; 17; 20) étant placé dans le boîtier ( 2; 11) de manière à filtrer un fluide traversant ce boîtier.