Brevet FR2696654A1 — publié le 19940415

STRUCTURE FILTRANTE POUR LA FILTRATION DE PRODUITS LIQUIDES, PATEUX OU SEMI-PATEUX ET SON PROCEDE DE FABRICATION. La présente invention concerne une structure filtrante servant notamment à supporter des presses-filtres pour le filtrage ou le moulage de produits liquides, pâteux ou semi-pâteux. On connaît déjà des procédés de moulage par compression de masses pâteuses ou semi-pâteuses, qui utilisent, à titre de paroi poreuse filtrante, des structures de formes diverses, par exemple en feuilles ou en plaques réalisées avec différents matériaux, tels qu'en tôles métalliques, en matière plastique ou composite, en tissu naturel ou synthétique ou en matière non-tissée. Dans le cas des dispositifs de type filtre-presse, les parois sont empilées en couches successives de grande épaisseur. La qualité essentielle requise de ces parois filtrantes est de permette un écoulement optimal d'un pourcentage non négligeable de la matière de moulage ou d'au moins un de ses constituants qu'il convient d'éliminer, lorsque ladite matière est mise en pression, avec ou sans élévation de température. Ces parois filtrantes doivent donc être capables de faciliter le passage de certains constituants de la matière de moulage tout en s'opposant au passage de certains autres. De cette sélectivité dépend la qualité du résultat recherché. Les parois filtrantes doivent en outre avoir une bonne tenue mécanique afin de pouvoir supporter la pression de moulage sans se déformer, avoir un faible poids et une bonne résistance aux agents chimiques et à l'humidité et être faciles à fabriquer. Or, les parois filtrantes classiques mentionnées précédemment ne présentent pas toutes ces qualités. Ainsi, dans le cas de parois réalisées en tôles métalliques, en matières plastiques ou composites, rigides et mécaniquement indéformables, la rigidité est obtenue par des procédés mécaniques traditionnels complexes et coûteux, par exemple par des découpes, des emboutissages, des assemblages par soudures, etc... De plus, les orifices de filtration sont réalisés soit de fonderie, soit par usinage, par exemple par découpes effectuées par mécanosoudure ou par perçage, autant de procédés que sont difficiles et coûteux à mettre en oeuvre. Le perçage d'orifices de diamètre constant et répartis régulièrement, nécessite l'emploi d'outils de grande précision. D'autre part, dans le cas de parois filtrantes en matériaux de synthèse, par exemple des parois en feuilles cellulaires thermodurcissables ou thermoplastiques, telles que des mousses de PVC, de polyéthylène, ou polyuréthane ou encore des tissus, des non tissés en polyester, vinylester, etc..., la tenue mécanique est très faible. De telles parois filtrantes doivent donc être soutenues par un support en matériau rigide, lui-même généralement pourvu de passages. La filtration s'opère alors seulement au droit des passages usinés dans le support, ou bien au droit du bord périphérique du support. De plus, ces matériaux ont le grave inconvénient d'absorber l'humidité. Enfin, la souplesse de ces matériaux les rend directement dépendants de la pression exercée lors du moulage, ce qui en limite l'utilisation, car l'étanchéité augmente avec la pression et au-delà d'une pression limite la paroi devient complètement étanche. Ainsi, compte tenu des qualités requises des structures filtrantes, on se trouve limité, pour le choix du matériau, aux tôles en acier inoxydable. Toutefois, la forte densité de l'acier rend la manutention pénible, et même impossible dans le cas d une préhension par ventouses. De plus, les usinages, poinçonnages et perçages affaiblissent les tôles et entraînent des déformations, telles que frippage, ovalisation des passages, etc... De toute façon, il n'est pas possible de dépasser un quotient de 50 %, sans affaiblir les tôles. On notera encore que - que les assemblages effectués au moyen de soudures par points génèrent des surchauffes locales avec des oxydations ponctuelles, un affaiblissement de la qualité des échanges thermiques et un déclenchement de réactions chimiques parasites, - les collages sont peu solides, - la fragilité généralisée apparaît dès 125 cycles sous 3.107 Pa à 800C. Il existe certes des thermoplastiques de type polypropylène ou des matériaux composites imprégnés de polyester, mais ces produits sont coûteux et sont fragiles aux températures et pressions élevées qui prévalent dans les dispositifs de filtration. La présente invention vise à remédier à tous les inconvénients des structures filtrantes de la technique antérieure, et en particulier elle vise à réaliser une structure filtrante, de grande résistance mécanique, légère, bon marché, facile à fabriquer et qui soit capable d'éliminer les inerties thermiques et les zones non ventilées et de réduire tout effet de surchauffe locale grâce à une bonne pénétration d'un fluide de refroidissement jusqu'au coeur de la masse à filtrer. La présente invention concerne donc une structure filtrante servant notamment pour le moulage de produits liquides, pâteux ou semi-pâteux, caractérisée en ce qu'elle comprend - une première paroi et une seconde paroi réalisées à partir de tissus en fibre synthétique ou minérale, par exemple en fibre de verre, imprégnées d'une résine polymérisable, chaque tissu comprenant une chaîne et une trame dont les mailles définissent entre elles des trous pour l'écoulement des composants à éliminer du produit de moulage, - au moins un élément intermédiaire également en tissu en fibre synthétique ou minérale pourvu de trous et imprégné de résine d'imprégnation, lesdites parois étant ondulées et ledit élément intermédiaire étant plat ou vice versa, de manière à définir entre eux des passages longitudinaux pour la circulation d'un fluide caloporteur, lesdites parois étant solidarisées avec lesdites élément intermédiaires le long de leurs zones de contact par tout procédé de liaison approprié, de manière à obtenir une structure multicouche, rigide et sensiblement plate. Selon un mode de réalisation particulier, lesdites parois sont ondulées tandis que l'élément intermédiaire est plat, les deux parois ondulées étant liées à l'élément plat le long des lignes de contact situées sur les lignes de crêtes des ondulations. Selon un autre mode de réalisation, chacun des éléments intermédiaires est en forme de profilé de section appropriée, et qui est lié à la crête d'une des ondulations de l'une des parois ondulées, et aux parois d'une ondulation de l'autre paroi ondulée. Les liaisons entre les parois et les éléments intermédiaires peuvent être réalisées par tout moyen adéquat, par exemple par polymérisation de la résine d'imprégnation, par collage ou par couture avec un fil. Avantageusement, la première et la seconde parois et/ou les éléments intermédiaires peuvent comporter des fils thermofusibles venus de tis#sage en trame et qui fondent sous l'effet de la chaleur au droit des zones de contact, lorsque la structure est soumise à la polymérisation de la résine. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue de face d'un mode de réalisation de tissu plat utilisable pour la réalisation de la structure selon 1 invention; la figure 2 est une variante de réalisation ondulée du tissu la figure 3 est une vue en bout d'un mode de réalisation de structure filtrante réalisée selon l'invention avec les tissus selon les figures précédentes la figure 4 est une vue en bout d'une autre forme de réalisation d'une structure filtrante selon l'invention et la figure 5 est une vue en coupe d'un outillage de conformation utilisé pour solidariser entre elles les trois couches de la structure de la figure 3. Le tissu 10 représenté sur la figure 1 comprend une trame formée de mèches 12 réalisées avec un fil en fibre synthétique ou naturelle, par exemple en fibre de verre. On pourra utiliser par exemple la fibre connue sous la marque "Roving" qui est du verre du type E ou encore du verranne verre du type C. Le tissu comprend également une chaîne formée de mèches 14 de même composition que la trame ou de composition différente, et des fils de chaîne 16 qui longent chaque mèche de chaîne 14 de part et d'autre. Ces fils de chaîne sont réalisés en une matière thermoplastique par exemple en un polyester, susceptible de fondre lorsqu'elle est portée à une température prédéterminée. Les mailles du tissu définissent des trous 17 pour l'écoulement des composants à éliminer du produit de moulage. Dans l'exemple particulier illustré sur la figure 1, la trame représente 33 % de la surface totale du tissu, la chaîne 66,5 % et les fils de chaîne 0, 5%. Le tissu a une masse de 720 g/m2. Il va de soi que l'on peut réaliser des tissus dans lesquels la trame et la chaîne interviennent dans des proportions différentes. Le taux de vide ou de trous peut varier entre O et 70 %. Selon l'invention, on peut également utiliser un tissu, tel que représenté sur la figure 2, qui comporte une trame 12 et une chaîne 14, mais pas de fils de chaîne, et qui a une configuration ondulée. Ces deux types de tissu peuvent être renforcés au moyen d'une imprégnation par résine polymérisable, ou au moyen d'un fil qui entoure la trame et la chaîne par spirale successives. Selon l'invention, on obtient des structures filtrantes mécaniquement autoportantes et ayant une excellente résistance sous de sévères conditions de travail et pendant de longues périodes d'utilisation, en assemblant plusieurs parois filtrantes obtenues avec les tissus décrits ci-dessus. La figure 3 montre un exemple de structure filtrante ainsi réalisée. Cette structure comprend une paroi plane 18 comprise entre deux parois ondulées 20, 22, identiques ou non. Ces trois parois sont disposées relativement de manière à réaliser une structure travaillante, tout en laissant disponibles des passages 30, 32, 34 qui permettent un bon fonctionnement du dispositif de filtration. En particulier, ces passages permettent de faire circuler un gaz ou un liquide de maintien à une température adéquate durant la filtration, et de nettoyer le dispositif de filtration sans avoir à effectuer des démontages pendant et après la filtration. La structure filtrante selon le mode de réalisation de la figure 4 comporte des éléments raidisseurs profilés 50 de section appropriée qui relient entre elles deux parois ondulées 52, 54. Les éléments raidisseurs sont réalisés, tout comme le parois ondulées, en un tissu tel que décrit ci-dessus. Dans le mode de réalisation illustré, les deux parois ondulées sont disposées de manière que leurs ondulations soient en phase et les éléments raidisseurs ont leur crête qui est reliée à celle des ondulations de la paroi ondulée supérieure 52, tandis que leurs pattes 56, 58 sont reliées aux flancs descendants des ondulations de la paroi ondulée inférieure 54. Dans les modes de réalisation des figures 3 et 4, la solidarisation entre les parois peut être effectuée par tout moyen approprié, par exemple au moyen d'une résine, d'imprégnation du type époxy, particulièrement adaptée à une utilisation avec des tissus. On pourra utiliser par exemple une résine époxy ayant les caractéristiques suivantes densité à 200C 1,18 g/cm3 TG 1120C et à laquelle on fait subir le cycle de cuisson suivant Température de démarrage 250C Temps de gélafication 39 minutes Temps de durcissement 110 minutes Durée de maintien sous presse 1 heure 30. Dans le cas de la structure filtrante de la figure 3, la polymérisation peut être effectuée avec l'outillage 36 représenté à la figure 5. Cet outillage comprend plusieurs pièces de conformation amovibles 38, 40, 42, 44, 46, 48. A la fin du cycle de cuisson, on retire toutes ces pièces. Les parois filtrantes restent solidaires entre elles par interpénétration au droit des zones de contact. Dans le cas où les parois comprennent un fil de trame thermofusible en polyester 16, celui-ci fond, au moment de la polymérisation, renforçant ainsi la solidarisation aux zones de contact. De même, des fils enroulés en spirale autour des trames et/ou des chaînes réaliseront provisoirement, avant la polymérisation proprement dite, des renforcements mécaniques de grande qualité. La structure ainsi obtenue peut éventuellement subir, partiellement au totalement, des opérations annexes de renforcement locaux ou totaux par projection ou trempage, par exemple des métallisations, des plastifications, des téflonnages anti-adhésifs, etc... Par rapport aux solutions déjà connues, la structure filtrante selon l'invention présente les avantages suivants - la tenue mécanique est excellente et dépasse les 1000 cycles à 3.107 Pa et 800C, ce qui représente une amélioration de l'ordre de 75 %, et le fissurages sont réduits à 3 % de pertes, soit une amélioration de 20 % - l'épaisseur maximale au droit des zones d'assemblage ne dépasse pas 2mm. A titre d'exemple d'application de la structure filtrante de l'invention, on citera la transformation du mortier humide en béton du type connu sous le nom de composite ciment-verre. Avant l'élaboration, le mortier est à l'état pâteux et comprend par exemple des fibres de verre d'une longueur de 12 mm pour un taux de verre en poids par rapport au ciment de 4 %. Après malaxage, une coulée in-situ dans un moule ouvert, est réalisée sous pression statique, à 300C pendant 3 heures avec dégagement d'effluents gazeux, liquides et solides. Enfin, un séchage sous cette même pression statique est réalisé pendant 7 heures à 1300C dans un système vibratoire. On obtient alors un mortier sec ayant les caractéristiques suivantes masse volumique 1,9 résistance à la compression 50 N/mm2 résistance à la traction 6 N/mm2 résistance à la flexion 13 N/mm2 limite élastique en flexion 7 N/mm2 module de Young 17 kN/mm2 déformation de rupture 0, 2 %. Parmi les autres applications de la structure filtrante selon l'invention, on peut citer, dans le domaine alimentaire, la filtration de maische de bière, et dans les domaines ménagers et industriels, la filtration des effluents. Il va de soi que de nombreuses modifications de détail peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, d'autres géométries peuvent être imaginées pour les parois de la structure. Par exemple, on peut utiliser une paroi intermédiaire ondulée comprise entre deux parois plates. De même, les parois plates peuvent être réunis par plusieurs raidisseurs. De plus les ondulations peuvent avoir une section sinusodale, carrée ou triangulaire. REVENDICATIONS 1. Structure filtrante servant notamment pour le moulage de produits liquides, pâteux ou semi-pateux, caractérisée en ce qu'elle comprend - une première paroi (20) et une seconde paroi (22) réalisées à partir de tissu (10) en fibre synthétique ou minérale, par exemple en fibre de verre, imprégnée d'une résine polymérisable, chaque tissu comprenant une chaîne (12) et une trame (14) dont les mailles définissent entre elles des trous (17) pour l'écoulement des composants à éliminer du produit de moulage, - au moins un élément intermédiaire (18,50) également en tissu de fibre synthétique ou minérale pourvu de trous et imprégné de résine polymérisable, lesdites parois étant ondulées et ledit élément intermédiaire étant plat ou vice versa, de manière à définir entre eux des passages longitudinaux (30, 32, 34) pour la circulation d'un fluide caloporteur, lesdites parois (20, 22) étant solidarisées avec ledit élément intermédiaire le long de leurs zones de contact (24, 26, 28) par tout procédé de liaison approprié, de manière à obtenir une structure multicouche, rigide et sensiblement plate. 2. Structure filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première paroi (20) et la seconde paroi (22) sont ondulées tandis que l'élément intermédiaire (18) est plat, les deux parois ondulées étant liées à l'élément plat le long des lignes de contact (24, 26, 28) situées sur les lignes de crêtes des ondulations. 3. Structure filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des éléments intermédiaires (50) est en forme de profilé de section appropriée, lié à la crête d'une des ondulations de l'une des parois ondulées (52), et aux parois d'une ondulation de l'autre paroi ondulée (54). 4. Structure filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les liaisons entre les parois et les éléments intermédiaires peuvent être réalisées par tout moyen approprié, par exemple par polymérisation de la résine d'imprégnation, par collage ou par couture avec un fil. 5. Structure filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première et la seconde parois et/ou les éléments intermédiaires peuvent comporter des fils thermofusibles (16) venus de tissage en trame et qui fondent sous l'effet de la chaleur au droit des zones de contact, lorsque la structure est soumise à la polymérisation de la résine.