Brevet FR2779976A1 — publié le 19991224

La présente invention concerne un filtre à plaques à capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption d'eau, et ses procédés de fabrication, particulièrement capable d'absorber l'eau, lavable, approprié pour filtrer et éliminer les odeurs et les toxines. Une fonction principale d'un treillis formant filtre est de filtrer diverses substances, des odeurs et toxines contenues dans l'air et l'eau, afin d'obtenir de l'air ou de l'eau purs. Par exemple, une mousse actuellement utilisée comme filtre peut avoir pour fonction d'éliminer diverses matières mais n'a aucune fonction d'élimination des odeurs ou des toxines et est susceptible de se détériorer au bout d'un certain temps d'utilisation car elle ne possède pas de structure résistante lui permettant de durer longtemps. Comme illustré dans la figure 1, dans un art antérieur, un treillis formant filtre 10 est recouvert d'une couche de charbon actif 11 sur sa surface externe pour éliminer les odeurs, mais ce procédé ne permet pas une bonne adhérence du charbon actif, en appliquant ce dernier en surface uniquement. La couche de charbon actif est susceptible de s'écailler au toucher ou au lavage, et en outre, le charbon actif ne peut pas être trop utilisé, limitant ainsi l'efficacité de filtration. En outre, afin d'éviter que la couche de charbon actif ne tombe ou ne s'écaille, certains fabricants utilisent un non-tissé fin 12 sur une surface externe d'un treillis formant filtre. Cependant ce procédé ne fait que récupérer le charbon actif écaillé ou tombé, est sans effet sensible sur le filtrage et engendre une augmentation des coûts. Le brevet américain n 3 857 732 décrit un procédé de fabrication pour un treillis formant filtre éliminant les odeurs, selon lequel de l'alcool polyvinylique liquide est ajouté à une résine échangeuse d'ions et à du charbon actif ou du charbon de noix de coco, jusqu'à former une solution pâteuse, dans laquelle on ajoute un agent acide, ce mélange en solution étant ensuite appliqué sur un non- tissé. Enfin, le matériau qui n'est pas un tissu, une fois imbibé du mélange en solution est déshydraté à 70-100 C pendant 30 à 120 minutes, pour former le treillis formant filtre. Dans ce procédé, le charbon actif n'est absolument pas mentionné car il a déjà été ajouté avant la mise en oeuvre du procédé, en ayant été absorbé et noyé dans la solution pâteuse. Dans cet art antérieur, la grande propriété d'absorption du charbon actif n'est pas prise en compte, mais le charbon actif a déjà été ajouté à la solution pâteuse, dans laquelle il est absorbé et noyé. Par la mise en oeuvre de ce procédé inapproprié, même dans une étape de déshydratation, le charbon actif est complètement noyé à l'intérieur, empêchant tout passage à travers les trous du filtre percolateur vers l'air libre, comme illustré dans la figure 2, dans laquelle le charbon actif 20 ne peut pas atteindre les trous de percolation 21 pour assurer des fonctions de filtration et d'élimination des odeurs et des toxines. Dans le même temps, le cas auquel on se réfère ne mentionne pas la stabilité, la structure et la capacité d'absorption du treillis formant filtre, et donc n'a pas été mis en oeuvre en tant que produit. Un objectif principal de la présente invention est de proposer un filtre sous forme de plaque présentant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau, qui soit lavable, approprié pour filtrer et éliminer les odeurs et les toxines, et des procédés de fabrication de ce filtre. Une caractéristique de la présente invention est d'abord de préparer un catalyseur I (tel que de l'acide chlorhydrique), un catalyseur II (tel que du formol), un amidon végétal (poudre de patate douce), un alcool polyvinylique liquide sous forme non-particulaire (BF-17), et du charbon actif, comme principaux composants. Ces matières sont alors mélangées et brassées dans l'ordre, et passent ensuite par une étape de revêtement, une étape de moussage, une étape d'élimination de l'acide, une étape de refroidissement, une étape de lavage et de compression, et 5 une étape de séchage, pour donner un filtre sous forme de plaque, présentant simultanément des caractéristiques d'absorption, de lavabilité, de filtrage et d'élimination des odeurs et des toxines. Une autre caractéristique de la présente invention est que le filtre sous forme de plaque contient le catalyseur II (tel que du formol) à raison de 3,6-10,0 % en poids, le catalyseur I (tel que de l'acide chlorhydrique) à raison de 4,5-10,00 % en poids, un amidon végétal à raison de 28-47 % en poids, de l'alcool polyvinylique liquide sous forme non-particulaire à raison de 47-65 % en poids, du charbon actif et une fibre à raison de 0,3-180 % du poids total des quatre composants précédents. La présente invention sera mieux comprise en se référant aux figures jointes dans lesquelles: La figure 1 est une vue en perspective d'un treillis formant filtre traditionnel connu comportant une couche de charbon actif pulvérisé sur sa surface; La figure 2 est une vue en coupe d'un autre treillis formant filtre traditionnel connu permettant d'éliminer les odeurs; La figure 3 est un tableau des composants d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau selon la présente invention; La figure 4 est un schéma fonctionnel des procédés de fabrication du filtre sous forme de plaque selon la présente invention; La figure 5 est une vue en coupe du filtre sous forme de plaque selon la présente invention; et La figure 6 est un tableau des résultats d'essais du filtre sous forme de plaque selon la présente invention. Un mode de réalisation préféré d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau de la présente invention, tel qu'illustré dans les figures 3, 4 et 5, contient un catalyseur II, tel que du formol, à raison de 3,6-10,0 % en poids, un catalyseur I, tel que de l'acide chlorhydrique à une concentration de 32 %, à raison de 4,5-10,0 % en poids, un amidon végétal pâteux, tel que de la poudre de patate douce, à raison de 28-47 % en poids (la proportion d'amidon par rapport à l'eau étant de 1: 5 à 1: 10, et 1: 6 dans cet exemple), et un alcool polyvinylique liquide sous forme non-particulaire (par exemple du BF-17 produit par Chan Chum Chemical Co Ltd, la proportion d'alcool polyvinylique par rapport à l'eau étant de 1: 5 à 1: 10, et 1: 6 dans cet exemple) à raison de 47-65 % en poids, et du charbon actif et une fibre (préférablement sous forme de plaque) à raison de 0,3-180 % du poids total des quatre composants précédents, mais la quantité de charbon actif peut être ajustée en fonction des besoins, et il convient de noter que plus on ajoute de charbon actif, plus la structure du filtre devient fragile. Dans l'exemple de la présente invention, on ajoute un agent moussant à raison de 0,015-0,06 % du poids total des quatre composants précédents, correspondant au charbon actif. Après les composants mentionnés ci-dessus, on prépare le catalyseur I, le catalyseur II, l'amidon végétal pâteux, l'acide polyvinylique (BF- 17) et le charbon actif: l'acide polyvinylique (BF-17) est tout d'abord mélangé à de l'eau, est chauffé et brassé pour éliminer les particules, et est ensuite refroidi pour former la matière A. Ensuite, l'amidon végétal est mélangé à de l'eau, est chauffé et brassé jusqu'à obtention d'une pâte, puis est refroidi pour former la matière pâteuse B, dans laquelle on mélange le catalyseur I pour former la solution C. Ensuite, la matière A est mélangée à la solution C pour composer la solution D, puis le catalyseur II est mélangé et brassé dans ladite solution D pour former une solution homogène. Le catalyseur II peut fonctionner pour favoriser la réaction de l'amidon végétal pâteux avec l'alcool polyvinylique liquide sous forme non- particulaire. Une étape de mélange et de brassage permet à la matière B pâteuse et au catalyseur I de se mélanger intimement pour former la solution C, laquelle est ensuite mélangée et brassée avec la matière A pour constituer la solution D, laquelle est ensuite mélangée au catalyseur II pour former une solution saturée. Finalement le charbon actif est mélangé à cette solution saturée pour composer la solution E. Comme illustré dans la figure 5, l'étape la plus importante est le mélange du charbon actif dans la solution saturée de la présente invention. Le charbon actif présentant une caractéristique d'absorber fortement la matière qui l'entoure, il peut sans aucun doute absorber de l'amidon végétal pâteux lors de l'étape de mélange et brassage, et être noyé dans l'amidon froid pâteux. Si ce processus inapproprié intervenait, le charbon actif serait entièrement noyé à l'intérieur, et serait incapable d'atteindre l'air libre à travers les trous de percolation, même si le filtre sous forme de plaque avait subi les étapes de déshydratation et de mélange des catalyseurs I et II. En conséquence, un filtre sous forme de plaque ne peut pas assurer des fonctions appropriées de filtration et d'élimination des odeurs et des toxines si le charbon actif est emprisonné sans pouvoir se déplacer. En conséquence, il est essentiel de mélanger complètement le charbon actif et la solution saturée d'amidon végétal pâteux mélangé à un alcool35 polyvinylique liquide sous forme non-particulaire conformément à la présente invention. Cette invention importante permet de remédier aux inconvénients de l'art antérieur, dans lequel le charbon actif est uniquement pulvérisé à la surface d'un filtre, empêchant toute absorption forte car le charbon actif est rendu inactif et est susceptible de s'écailler ou de tomber au toucher ou au lavage. La préparation et le mélange des composants dans les procédés de fabrication sont décrits ci-après. (1) De l'alcool polyvinylique est mélangé à de l'eau dans la proportion de 1: 6 et est ensuite chauffé à environ C et brassé en même temps pour éliminer les particules. Il est ensuite refroidi pour atteindre environ C, formant une matière A, pour un poids total de 350 grammes. (2) Un amidon végétal (tel que de la poudre de patate douce) est mélangé à de l'eau dans la proportion de 1: 6, chauffé à environ 90 C, et mélangé dans le même temps jusqu'à obtention d'une pâte. Il est ensuite refroidi pour atteindre environ 40 C, formant une matière B pâteuse, pour un poids total supérieur à 160 grammes. (3) Un catalyseur I, par exemple dans la présente invention de l'acide chlorhydrique à 32 % de concentration, est préparé, pour un poids supérieur à 25 grammes. (4) Un catalyseur II est préparé, dont la fonction est de favoriser et de contribuer à la réaction chimique, et dans le présent exemple, on utilise du formol à une concentration de 37 %, pour un poids supérieur à 20 grammes. (5) Du charbon actif est préparé, et dans la présente invention il est utilisé dans une proportion de 0,3-180 % du poids total de la matière finalement obtenue dans le procédé (4). (6) Un agent moussant peut être préparé, et dans la présente invention il est utilisé dans la proportion de 0,015-0,06 % du poids total de la matière obtenue dans le procédé (5). Une procédure de mélange est effectuée après la préparation des composants nécessaires décrite ci-dessus. D'abord, la matière B pâteuse refroidie est suffisamment mélangée au catalyseur I, pour former la solution C, laquelle est ensuite mélangée et brassée pour constituer la solution D. La solution D est ensuite mélangée et brassée de manière suffisante avec le catalyseur II pour former la solution saturée E, à laquelle on incorpore finalement du charbon actif. Ensuite, la solution E contenant le charbon actif est uniformément appliquée sur une fibre sous forme de plaque alimentée en continu. L'épaisseur de la fibre sous forme de plaque est déterminée en fonction des besoins. Ensuite la fibre sous forme de plaque recouverte de la solution E contenant le charbon actif est déplacée pour subir une procédure de moussage, lors de laquelle elle est placée dans un four réacteur dont la température interne varie de 60 à 200 C, de 10 minutes à 10 heures pour être transformée en mousse. La température du four réacteur peut être réglée en fonction des différents besoins, et la longueur du four et la vitesse de la procédure peuvent également être réglées. L'étape de moussage doit permettre aux matières A et B de produire une action de réticulation et d'élimination de l'eau sous l'action de la température et du temps, de telle sorte que la fibre sous forme de plaque peut devenir poreuse et comporter de nombreux petits trous de percolation 30, c'est-à-dire devenir un filtre sous forme de plaque 3 bien structuré. L'eau éliminée temporairement reste dans les trous de percolations 30 et est complètement éliminée du filtre sous forme de plaque 3 lors d'une étape ultérieure. Le filtre sous forme de plaque 3 humide obtenu contient du charbon actif 31 adhérant fortement à la surface ou à l'intérieur du filtre 3, et en coopérant avec les trous de percolation 30, le charbon actif 31 peut entrer en contact avec l'écoulement de gaz ou d'air afin de filtrer le gaz. Ensuite le filtre sous forme de plaque 3 est refroidi pour atteindre la température ambiante et est ensuite déplacé pour subir une opération de lavage et de compression, pour permettre au filtre sous forme de plaque 3 de présenter une caractéristique neutre, d'être lavé et compressé pour éliminer l'eau et le catalyseur I resté dans les trous de percolation 30. Une teneur élevée en eau selon la présente invention peut être obtenue par la présence de nombreux trous de percolation et par la capacité d'absorption de l'eau des composants eux-mêmes, et en conséquence, le filtre sous forme de plaque de la présente invention peut absorber et stocker une grande quantité d'eau. Ensuite, ce dernier est séché pour fournir un filtre sous forme de plaque possédant une excellente stabilité et une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau. Comme illustré dans la figure 4, selon la présente invention, un procédé d'élimination de l'acide peut être ajouté aux procédés décrits ci-dessus, juste après le procédé de moussage. Dans le procédé d'élimination de l'acide, un agent de neutralisation, tel que de l'eau sodée utilisée dans le présent exemple, est ajouté au filtre sous forme de plaque sortant de la procédure de moussage, produisant une réaction neutre de pH7 pour éliminer l'acide organique qu'il contient. Bien entendu pour éliminer complètement l'acide organique, on peut également utiliser une procédure de lavage en prolongeant le temps de lavage, car la procédure d'élimination de l'acide par addition d'un agent de neutralisation est susceptible d'endommager quelque peu le filtre sous forme de plaque. Comme illustré dans la figure 4, un agent moussant à raison de 0,015-0, 06 % en poids peut être ajouté au poids total des composants de la présente invention. L'agent de moussage peut être du PNS disponible dans le commerce et également appelé agent de dispersion, composé d'un sulfonate de P-toluène et d'un sulfonate d'alkyle. Un filtre sous forme de plaque produit à l'aide de cet agent moussant possède une structure relativement lâche et poreuse comprenant de nombreux trous de percolation d'air relativement grands, qui n'est pas sous forme d'alvéoles. En conséquence, le filtre permet une meilleure percolation. Bien que l'usage d'un agent moussant soit généralement décrit dans la littérature, c'est la première fois que l'on tente d'utiliser un agent moussant avec d'autres matériaux dans un filtre de la manière décrite dans la présente invention, et cette technique apporte une contribution importante dans l'industrie, augmentant ainsi la valeur et les fonctions d'un filtre. En outre, dans les procédés de fabrication dans lesquels les composants d'un filtre sont mélangés et brassés, un agent moussant est ajouté à ces derniers avant le charbon actif de telle sorte que les filtres sous forme de plaque ainsi produits peuvent éliminer les odeurs et les toxines à l'aide du charbon actif, augmentant l'effet de percolation et de dispersion d'un filtre sous forme de plaque. En particulier, la fonction d'absorption atteint jusqu'à 276,8 %, de telle sorte qu'un filtre sous forme de plaque contenant un agent moussant et du charbon actif selon la présente invention possède simultanément les fonctions de percolation, de lavage aisé, de filtration et d'élimination des odeurs et des toxines. En d'autres termes, un filtre sous forme de plaque selon la présente invention possède plus de fonctions qu'un filtre sous forme de plaque traditionnel. La figure 6 montre clairement qu'un filtre sous forme de plaque produit selon la présente invention est résistant à la tension, à la déformation, présente un faible pourcentage de déformation, une bonne souplesse, une faible abrasion et un effet élevé d'absorption, etc. CNS est l'abréviation de Chinese National Standard. Les modes préférés de réalisation de la présente invention ont été décrits ci-dessus, mais il est clair que diverses modifications peuvent être apportées à la présente invention et les revendications jointes couvrent toutes lesdites modifications pouvant relever du domaine et de l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédés de fabrication d'un filtre sous forme de plaque à capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines, et d'absorption de l'eau, comprenant: Une étape de préparation du matériau dans laquelle un alcool polyvinylique est mélangé à de l'eau, chauffé et brassé simultanément, pour éliminer les particules, puis refroidi, un amidon végétal est ajouté à de l'eau, chauffé et brassé simultanément jusqu'à obtention d'une pâte et ensuite refroidi, et dans laquelle des catalyseurs I, tel que de l'acide chlorhydrique et II, tel que du formol, destinés à faciliter la réaction chimique, du charbon actif et une fibre sous forme de plaque sont préparés; Une étape de brassage et de mélange dans laquelle ledit amidon pâteux refroidi est mélangé et brassé suffisamment avec ledit catalyseur I pour former une première solution de composants, laquelle est ensuite mélangée avec ledit alcool polyvinylique pour former une deuxième solution de composants, laquelle est ensuite mélangée et brassée suffisamment pour former une troisième solution de composants saturée, laquelle est finalement ajoutée à du charbon actif et brassée pour composer une quatrième solution de composants; Une étape de revêtement dans laquelle ladite solution de composants 4 est appliquée sur ladite fibre sous forme de plaque; Une étape de moussage dans laquelle ladite fibre sous forme de plaque recouverte de ladite solution de composants 4 est placée dans un four réacteur, dont la température peut être réglée en fonction des besoins de moussage, dont la longueur et la vitesse de moussage peuvent également être réglées selon les différents besoins; Une étape de refroidissement dans laquelle ladite fibre sous forme de plaque ayant subi ladite étape de moussage est refroidie jusqu'à température ambiante; Une étape de lavage et de compression dans laquelle ladite fibre sous forme de plaque ayant subi l'étape de refroidissement est lavée afin de neutraliser ladite fibre sous forme de plaque, et est ensuite compressée pour éliminer l'eau et lesdits catalyseurs I et II restant dans lesdits trous de percolation de ladite fibre sous forme de plaque; et Une étape de séchage dans laquelle ladite fibre sous forme de plaque ayant subi les étapes de lavage et de compression est séchée pour constituer une fibre sous forme de plaque terminée présentant une excellente stabilité et une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau. 2. Procédés de fabrication d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau selon la revendication 1, dans lesquels la température de moussage exigée pour ladite étape de moussage varie entre 60 et C, et le temps de moussage nécessaire varie de 10 minutes à 10 heures. 3. Procédés de fabrication d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau selon la revendication 1, dans lesquels ladite étape de moussage entraîne la réticulation desdits matériaux et une fonction d'élimination sous l'action de la température et du temps, de telle sorte que ladite fibre sous forme de plaque devient bien structurée et poreuse, offrant de nombreux trous de percolation. 4. Procédés de fabrication d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau selon la revendication 1, dans lesquels ladite étape de revêtement est accomplie en appliquant ladite solution saturée sur ladite fibre sous forme de plaque alimentée en continu, et dans lequel l'épaisseur de ladite fibre sous forme de plaque peut être déterminée en fonction des besoins.5 5. Procédés de fabrication d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau selon la revendication 1, dans lesquels l'étape d'élimination de l'acide est effectuée après ladite étape de moussage, par10 addition d'un agent de neutralisation afin de neutraliser ladite fibre sous forme de plaque contenant encore un peu d'acide en elle. 6. Procédés de fabrication d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau selon la revendication 1, dans lequel un agent moussant est ajouté dans lesdites étapes de préparation à raison de 0,015-0, 06 % du poids total desdits composants. 7. Procédés de fabrication d'un filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau selon la revendication 6, dans lequel un agent moussant est un mélange comportant un sulfonate de p-toluène et un sulfonate d'alkyle.25 8. Filtre sous forme de plaque possédant une capacité élevée d'élimination des odeurs et des toxines et d'absorption de l'eau, comprenant un catalyseur II, tel que du formol, à raison de 3,6-10,0 % en poids, un catalyseur I, tel que de l'acide chlorhydrique, à raison de 4,5-10,0 % en poids, un amidon végétal pâteux à raison de 28-47 % en poids, un alcool polyvinylique liquide sous forme non-particulaire à raison de 47-65 % en poids, du charbon actif et une fibre à raison de 0,3-180 % du poids total de tous lesdits composants précédents.