Brevet FR2954175A1 — publié le 20110624

STRUCTURE FILTRANTE ASSEMBLEE La présente invention se rapporte au domaine des structures filtrantes obtenues par l'assemblage d'une pluralité d'éléments filtrants unitaires monolithiques du type en nid d'abeille, utilisées pour la filtration de particules solides contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur diesel ou essence. Lesdites structures sont susceptibles d'incorporer additionnellement une composante catalytique permettant conjointement l'élimination des gaz polluants du type NON, monoxyde de carbone CO ou hydrocarbures imbrûlés HC. L'invention porte aussi sur une méthode d'obtention d'une telle structure filtrante. Les structures de filtration pour les suies contenues dans les gaz d'échappement de moteur à combustion interne sont bien connues de l'art antérieur. Ces structures présentent le plus souvent une structure en nid d'abeille, une des faces de la structure permettant l'admission des gaz d'échappement à filtrer et l'autre face l'évacuation des gaz d'échappement filtrés. La structure comporte, entre les faces d'admission et d'évacuation, un ensemble de conduits ou canaux adjacents d'axes parallèles entre eux séparés par des parois poreuses de filtration, lesquels conduits sont obturés à l'une ou l'autre de leurs extrémités pour délimiter des chambres d'entrée s'ouvrant suivant la face d'admission et des chambres de sortie s'ouvrant suivant la face d'évacuation. Pour une bonne étanchéité, la partie périphérique de la structure est entourée d'un ciment de revêtement. Les canaux sont alternativement obturés dans un ordre tel que les gaz d'échappement, au cours de la traversée du corps en nid d'abeille, sont contraints de traverser les parois latérales des canaux d'entrée pour rejoindre les canaux de sortie. De cette manière, les particules ou suies se déposent et s'accumulent sur les parois poreuses du corps filtrant. Le plus souvent, les corps filtrants sont en matière céramique poreuse, par exemple en cordiérite, à base de titanate d'aluminium ou de carbure de silicium. Les matériaux céramiques ou réfractaires poreux à base de carbure de silicium ou SiC obtenus par frittage à haute température sont de plus en plus utilisés pour la fabrication de filtres du fait de leur forte inertie chimique et leur réfractarité élevée leur permettent de résister à des sollicitations mécaniques importantes et de réaliser des structures dont les parois sont fortement poreuses (c'est à dire de plus de 35% de porosité ouverte) et développant des surfaces de filtration élevées, ce qui est favorable pour obtenir une perte de charge faible. Par perte de charge, on entend la différence de pression des gaz existant entre l'entrée et la sortie du filtre. De façon connue, durant sa mise en oeuvre, le filtre à particules est soumis à une succession de phases de filtration (accumulation des suies) et de régénération (élimination des suies). Lors des phases de filtration, les particules de suies émises par le moteur sont retenues et se déposent à l'intérieur du filtre. Lors des phases de régénération, les particules de suie sont brûlées à l'intérieur du filtre, afin de lui restituer ses propriétés de filtration. La structure poreuse est alors soumise à des contraintes thermiques et mécaniques intenses, qui peuvent entraîner des micro-fissurations susceptibles sur la durée d'entraîner une perte sévère des capacités de filtration de l'unité, voire sa désactivation complète. Ce phénomène est particulièrement observé sur des filtres monolithiques de grand diamètre. Pour résoudre ces problèmes et augmenter la durée de vie des filtres, il a été proposé plus récemment des structures de filtration plus complexes, associant en un bloc filtrant plusieurs éléments filtrants unitaires monolithiques en nid d'abeille. Les éléments sont le plus souvent assemblés entre eux par collage au moyen d'un ciment de nature céramique, appelé dans la suite de la description ciment de joint ou ciment joint. Des exemples de telles structures filtrantes sont par exemple décrits dans les demandes de brevets EP 816 065, EP 1 142 619, EP 1 455 923 ou encore WO 2004/090294. La réalisation de telles structures filtrantes formées par l'assemblage d'éléments monolithiques nécessite en général un usinage avant l'application du ciment de revêtement externe afin de conférer au filtre une bonne étanchéité et de lui donner une forme externe finale permettant son intégration parfaite dans la ligne d'échappement. Cette étape d'usinage, généralement effectuée au moyen de meules abrasives, est cependant délicate à mettre en oeuvre sans créer des défauts dans la structure en nid d'abeille, notamment si les parois présentent une porosité élevée, typiquement proche ou supérieure à 40%, voire 45, 50%, 55% ou même 60%. Les défauts pouvant survenir sont par exemple l'arrachement des bouchons ou le plus souvent la rupture des parois de canaux, voire même l'arrachement de plusieurs canaux périphériques successifs dans une direction radiale. De tels défauts nuisent bien évidemment aux propriétés intrinsèques du filtre en induisant notamment une diminution sensible de sa surface de filtration et en augmentant notablement la perte de charge associée à celui-ci dans la ligne d'échappement (à l'état chargé en suies ou en résidus comme à l'état non chargé). Au final si l'étape de redimensionnement du filtre est effectuée dans de mauvaises conditions, les propriétés essentielles du filtre que sont sa surface de filtration et sa perte de charge, voire même sa robustesse dans des cas limites, peuvent être notablement diminuées, même après l'application du ciment de revêtement. On considère par exemple que seuls les filtres ayant localement moins de 3 canaux successifs brisés, dans un sens radial, peuvent être réparés par l'application du ciment de revêtement. Les autres sont actuellement automatiquement rejetés pour les raisons précédemment décrites. Ainsi si l'étape d'usinage est mal maitrisée, elle peut ainsi entraîner une chute de productivité et/ou de rendement de l'ensemble de la chaîne de construction du filtre. Le but de la présente invention est donc de proposer un filtre amélioré pour répondre aux problèmes précédemment décrits, formé par assemblage d'éléments monolithiques filtrants du type nid d'abeille dont les parois filtrantes sont en matériau céramique poreux, notamment du type carbure de silicium recristallisé, de porosité typiquement comprise entre 35 et 65%, ladite structure étant sensiblement exempte de défauts d'usinage et présentant ainsi une efficacité de filtration optimale. Plus particulièrement, les recherches effectuées par le demandeur ont mis en évidence que différents paramètres devaient être pris en compte pour obtenir un tel résultat. En outre, il a été trouvé, et c'est l'objet de la présente invention, que ces différents paramètres pouvaient être liés par une relation de corrélation permettant de déterminer de façon simple et directe, par exemple à partir des valeurs cibles de porosité ouverte des parois poreuses, les autres conditions auxquelles devaient répondre le filtre pour présenter une résistance suffisante aux conditions de l'usinage. Dans sa forme la plus générale la présente invention a ainsi pour objet une structure utilisable, pour la filtration d'un gaz chargé en particules de suies, ladite structure comprenant une pluralité d'éléments filtrants en nid d'abeille reliés entre eux par un ciment de joint, le ou lesdits éléments comprenant un ensemble de canaux adjacents d'axes parallèles entre eux séparés par des parois poreuses, lesquels canaux sont obturés par des bouchons à l'une ou l'autre de leurs extrémités pour délimiter des chambres d'entrée s'ouvrant suivant une face d'admission des gaz et des chambres de sortie s'ouvrant suivant une face d'évacuation des gaz de telle façon que le gaz traverse les parois poreuses et une partie périphérique constituée par un ciment de revêtement protégeant le ou lesdits éléments. La structure selon l'invention est caractérisée en ce que la relation suivante (1) est satisfaite : (1) : 10 Au sens de la présente invention, on entend par résistance à l'arrachement d'un bouchon obstruant un canal soit la pression nécessaire pour décoller le bouchon de son canal, soit alternativement pour provoquer la rupture du canal au niveau de la zone d'adhésion avec ledit bouchon. Par arrachement d'un bouchon, on entend ainsi soit le décollement de celui-ci des portions de parois avec lesquelles il est en liaison, soit la rupture desdites portions sous la pression exercée. De manière pratique, on obtient la résistance à l'arrachement d'un bouchon en soumettant le filtre à un test de compression d'au moins un bouchon et de préférence d'une pluralité de bouchons répartis sur la surface d'entrée et de sortie du filtre, à la température ambiante, par application d'une charge sur celui-ci. La charge est appliquée suivant la direction longitudinale du filtre par l'intermédiaire d'une tige ou d'une aiguille ou d'un poinçon introduit dans le canal bouché par l'extrémité opposée. La tige, dont la surface d'extrémité est inférieure à celle du bouchon avec lequel elle est en contact mais au moins égale à 60% de la surface du bouchon, appuie sur le bouchon depuis l'intérieur du canal de manière à expulser ou arracher le bouchon à l'extérieur du filtre. La vitesse de déplacement du poinçon est par exemple comprise entre 3 et 5 mm/min. La résistance correspond à la force maximale admissible par le bouchon ramenée à la surface d'extrémité de la tige. La surface et la forme de la tige sont bien évidemment fonction de la taille et de la forme du bouchon. Typiquement la surface de la tige est par exemple supérieure ou égale à 0,7mm2. Dans les structures selon l'invention la porosité ouverte des parois filtrantes est de préférence comprise entre 35% et 65% et le diamètre médian des pores est le plus souvent compris entre 5 et 25 microns. La porosité des parois filtrantes du filtre et le diamètre médian de pores est mesurée par porosimétrie au Mercure. Selon un mode préféré de l'invention, les parois poreuses sont essentiellement en carbure de silicium. Par essentiellement en carbure de silicium, il est entendu que les parois poreuses comprennent plus de 75% poids de SiC et notamment plus de 90%, voire plus de 95% ou même plus de 98% poids de SiC. Typiquement, la longueur moyenne des bouchons est comprise entre 1 et 7 mm, de préférence entre 2 et 6mm. La longueur moyenne des bouchons est mesurée au pied à coulisse ou à l'aide d'une jauge adaptée. La valeur moyenne des périmètres internes des canaux d'entrée et des canaux de sortie est habituellement comprise entre 1 et 10 mm, par exemple entre 3 et 7 mm. Le périmètre interne moyen des canaux est déterminé par toute technique de mesure connue ou géométriquement, à partir de la forme de ces canaux. Avantageusement, le volume ou la surface des canaux d'entrée est supérieur à celui des canaux de sortie. Par exemple, dans les structures de filtration selon l'invention, les parois poreuses présentent des ondulations de façon à être concaves par rapport au centre des canaux d'entrée et convexes en leur milieu par rapport au centre des canaux de sortie. Les expériences menées par le demandeur, dont certaines sont reportées dans la suite de la présente description, ont montré que l'adaptation des paramètres précédents, par application de la relation (1) donnée précédemment, selon un premier avantage, permettait de préserver de manière efficace l'aspect externe des filtres assemblés après leur usinage et donc leur propriétés intrinsèques attendues, c'est-à-dire permettait de diminuer de façon sensible l'arrachement de bouchons ou l'effondrement des parois précédemment observés. Selon un autre avantage, l'application de la présente invention permet l'obtention de filtres présentant des performances optimales, en termes d'efficacité de filtration, tout en conservant les propriétés intrinsèques du filtre, au sens précédemment décrit. En particulier selon l'un des aspects primordiaux de l'invention, il devient possible, en fonction de valeurs cibles de la porosité des parois filtrantes et de la géométrie des canaux de la structure, par application de la formule (1) précédente, de sélectionner de manière simple les formulations et les compositions des bouchons ainsi que leurs longueurs, pour l'obtention de filtres résistants à l'usinage, c'est-à-dire présentant un minimum de défauts au sens précédemment décrit, tout en maintenant une efficacité de filtration tout à fait satisfaisante, notamment lorsque les porosités des parois sont les plus élevées, c'est-à-dire lorsque celles-ci présentent une très faible résistance mécanique. Par le terme «poudre» on entend classiquement au sens de la présente invention un ensemble de grains ou particules se caractérisant par une distribution de taille ou diamètre de grain en général centrée et répartie autour d'un diamètre moyen ou médian. Par les termes «grain» ou «particule», on entend un produit solide individualisé dans une poudre ou un mélange de poudres. Classiquement, on appelle « taille médiane » ou « diamètre médian », ou « d50 », d'un mélange de particules ou d'un ensemble de grains, la taille divisant les particules de ce mélange ou les grains de cet ensemble en première et deuxième populations égales en nombre, ces première et deuxième populations ne comportant que des particules ou que des grains présentant une taille supérieure, ou inférieure respectivement, à la taille médiane. De même le percentile dlO d'une poudre correspond à une taille de grains pour laquelle 10% en volume des grains de la poudre ont une taille inférieure ou égale à dlO (et par conséquent pour laquelle 90 % des grains, en volume, ont une taille strictement supérieure à d10). On appelle d90 d'une poudre la taille de grains pour laquelle, 90 % en volume des grains de la poudre ont une taille inférieure ou égale à d90 (et par conséquent pour laquelle 10 % des grains, en volume, ont une taille strictement supérieure à d9o). Le matériau constituant les parois présente de préférence une porosité ouverte comprise entre 35% et 65%, et de manière encore plus préférée entre 40% et 60%. Notamment dans l'application filtre à particules, une porosité trop faible conduit à une perte de charge trop élevée. Une porosité trop élevée conduit en revanche à un niveau de résistance mécanique trop faible. Le diamètre médian d50 des pores (pour lequel 50% en volume des pores présentent un diamètre inférieur ou égal) constituant la porosité du matériau est de préférence compris entre 5 et 25 microns, notamment entre 10 et 20 microns. De manière générale, dans les applications visées, il est généralement admis qu'un trop faible diamètre des pores entraîne une trop forte perte de charge, tandis qu'un diamètre médian de pores trop important entraîne une mauvaise efficacité de filtration. En général, la section d'un élément monolithique constituant la structure assemblée est carrée, la largeur de l'élément étant comprise entre 30 mm et 50 mm. Avantageusement, l'épaisseur des parois est comprise entre 200 et 500 }gym. Le nombre de canaux dans les éléments filtrants est de préférence compris entre 7,75 et 62 par cm2, lesdits canaux ayant une section d'environ 0,5 à 9 mm2, de préférence entre 0,8 et 5mm2. Selon un mode possible de réalisation, le volume d'au moins une partie des canaux d'entrée est différent, en particulier supérieur, à celui d'au moins une partie des canaux de sortie. Avantageusement la structure filtrante selon l'invention est ainsi du type « asymétrique » c'est-à-dire que le volume ou la surface des canaux d'entrée est différent et de préférence supérieur à celui des canaux de sortie. Une méthode d'obtention d'une structure selon l'invention est maintenant décrite. Telle que déjà décrit ladite structure comprend une pluralité d'éléments filtrants en nid d'abeille, reliés entre eux par un ciment de joint et une partie périphérique constituée par un ciment de revêtement protégeant lesdits éléments. Une méthode de synthèse, conforme à celle décrite dans la demande EP 1142619A1 à laquelle on se référera pour les détails de la mise en oeuvre, comprend typiquement les étapes suivantes . a) préparation d'un mélange de poudres, par exemple à base de Carbure de Silicium, et mise en forme, notamment par extrusion, des éléments filtrants en nid d'abeille, b) de préférence séchage et élimination de la matière organique, notamment par un traitement thermique intermédiaire et/ou par utilisation de micro-ondes, c) bouchage et obturation des conduits des éléments filtrants, d) cuisson du corps sous atmosphère non oxydante à une température de frittage comprise entre 1500°C et 2400°C, de préférence supérieure à 1900°C, voire supérieure à 2000°C, pour obtenir des éléments filtrants dont les parois filtrantes, par exemple en SiC recristallisé, ont une porosité moyenne comprise de préférence entre 35 et 65%, e) assemblage des éléments filtrants au moyen d'un ciment suivi de préférence par un traitement thermique de séchage f) usinage de l'assemblage afin d'obtenir un filtre de forme externe typiquement ronde ou ovale, g) dépôt d'un revêtement externe d'étanchéité au moyen d'un ciment suivi de préférence par un séchage, voire une cuisson comprise entre 200 et 1100°C. Typiquement, lors de l'étape a) de mise en forme des monolithes, des agents liants et éventuellement des plastifiants peuvent être ajoutés au mélange de poudres, par exemple de différentes fractions granulométriques de SiC, initial. Ces agents liants ou plastifiants sont par exemple choisis parmi la gamme des polysaccharides et dérivés de celluloses, les PVA, les PEG, voire des dérivés de lignones ou des agents de prise chimique tels que l'acide phosphorique ou le silicate de soude dès lors que ceux-ci sont compatibles avec le procédé de cuisson. De façon connue, afin d'obtenir des niveaux de porosité des parois de la structure compatibles avec une utilisation comme filtre à particules, c'est-à-dire compris entre typiquement 35 et 65%, il est en général nécessaire d'introduire en plus dans le mélange des agents porogènes organiques. Ces agents porogènes organiques sont vaporisés à plus ou moins haute température lors de la cuisson. Des agents porogènes tels que le polyéthylène, le polystyrène, l'amidon ou le graphite sont décrits dans les demandes JP 08-281036 ou EP 1 541 538. La rhéologie du mélange plastique ainsi obtenu est facilement contrôlée par des ajouts d'eau en quantité appropriée. La mise en forme du produit poreux est réalisée de préférence de manière à réaliser des pièces de forme variées selon toute technique connue, notamment par extrusion. La taille des granulés et des fractions de particules de SiC constituant le mélange initial de particules est adaptée selon les techniques en vigueur à l'épaisseur de la pièce à réaliser de manière à assurer les propriétés de porosité, de résistance mécanique et d'aspect nécessaires pour l'application recherchée. Le bouchage des éléments monolithiques au cours de l'étape c) est de préférence réalisé avant la cuisson de ces éléments (étape d) selon des techniques bien connues de l'art antérieur. De préférence les bouchons sont réalisés en un matériau de coefficient de dilatation proche de celui constituant les parois filtrantes, de préférence en un matériau à base de SiC comme les parois filtrantes. La pâte de bouchage est généralement obtenue de manière classique en malaxant un système huileux ou aqueux avec une ou plusieurs poudres de SiC de diamètre médian différent, par exemple trois poudres de SiC de diamètre médian différent. Les poudres de SiC utilisées dans la pâte de bouchage présentent de préférence une composition supérieure à 98% en masse de SiC, de préférence sous forme a. La pâte de bouchage peut comprendre une ou plusieurs poudres de particules ayant un diamètre médian d50 compris entre 5 et 100pm, de préférence compris entre 10 et 50pm et une poudre de particules ayant un diamètre médian inférieur à 5pm, par exemple proche de 1pm. Un agent de frittage inorganique du type alumine ou mullite ayant un diamètre médian d50 compris entre 5 et 100pm, par exemple proche de 10pm, peut être éventuellement utilisé pour augmenter la densité des bouchons formés. Des matières organiques peuvent être incorporées à la pâte de bouchage pour en modifier les propriétés finales et notamment la porosité et les propriétés d'adhésion aux parois poreuses. De tels matières sont notamment les agents du type porogènes, solvants, dispersants et anti-moussants. Les agents porogènes organiques sont par exemple choisis parmi le polyéthylène, le polystyrène, l'amidon, le graphite ou éventuellement la poudrette de pneu issue du recyclage des déchets pneumatique afin de réduire le coût économique et l'impact environnemental. La quantité de ces porogènes peut être comprise entre 0 et 20% en masse, de préférence entre 0 et 10% en masse pour l'obtention de bouchons présentant une porosité comprise entre 30 et 70%. Les agents dispersants sont par exemple choisis parmi les dérivés d'amine polyoxyalkylène. Les agents anti-moussants sont par exemple choisis parmi les dérivés d'alkyl phénol éther phosphate. Le système huileux consiste notamment en l'ajout d'un solvant dérivé de benzoate. Le choix des agents et leur quantité respective est déterminé de manière à obtenir de préférence une pâte dont la viscosité pour un taux de cisaillement de 0,6 s-1 est comprise entre 400 et 600 Pa.s, mesurée typiquement l'aide d'un viscosimètre Haake muni d'un mobile en croix. L'élimination facultative des solvants selon l'étape b) peut être obtenue par un traitement thermique ou alternativement par l'utilisation de micro-ondes, pendant un temps suffisant pour amener la teneur en eau non liée chimiquement à moins de 1 % en masse. Bien entendu, d'autres moyens équivalents connus peuvent être envisagés sans sortir du cadre de la présente invention. L'élimination des liants ou déliantage est effectuée de préférence sous air et à une température de préférence inférieure à 700°C, de manière à assurer une tenue mécanique suffisante avant le frittage et éviter une oxydation incontrôlée du SiC. La cuisson des éléments filtrants unitaires en nid d'abeille est réalisée à haute température suivant la nature du matériau utilisé pour la confection des parois filtrantes. La température de cuisson est généralement comprise entre 1500 et 2400°C. Pour des parois à base de SiC, la cuisson est opérée à une température supérieure à 1800°C, de préférence supérieure à 2000°C, de manière plus préférée supérieure à 2100°C mais inférieure à 2400°C. De préférence, ladite cuisson est menée sous atmosphère non oxydante, par exemple d'Argon. L'épaisseur moyenne du matériau de jointoiement entre les éléments utilisé au cours de l'étape e) est de préférence comprise entre 0,5 et 4 mm, notamment d'au moins 1 mm. Pour les faibles épaisseurs, la tenue mécanique du filtre est faible et la dispersion de planéité des éléments monolithiques peut alors générer des contraintes thermomécaniques locales et réduire la relaxation des contraintes par le matériau de jointoiement. Si l'épaisseur est trop élevée, la perte de charge du filtre devient trop forte, d'autant plus que les éléments monolithiques sont nombreux c'est-à-dire que le nombre de joints dans la section du filtre perpendiculaire à l'axe du filtre est élevé. Le matériau de jointoiement est entendu ici comme une composition moulable formée par un mélange particulaire et/ou fibreux, sec ou humide, apte à prendre en masse apte à avoir une tenue mécanique suffisante à température ambiante ou après séchage et/ou traitement thermique dont la température n'excédera pas la température de ramollissement ou d'affaissement qui définit la réfractarité du ou des matériaux constituant les éléments monolithiques. On entend par moulable une composition apte à une déformation plastique nécessaire pour l'étalage sur la face de joint des éléments monolithiques et présentant une adhésion suffisante vis-à-vis de ces éléments de manière à les rendre solidaires ou à permettre la manipulation du filtre assemblé immédiatement après l'opération de jointoiement, ou si cela est nécessaire, après un traitement thermique ou chimique ou un autre traitement tel qu'une irradiation aux rayons ultraviolets. Le matériau de jointoiement des éléments unitaires filtrants en nid d'abeille comprend de préférence des particules et/ou des fibres de céramique ou de matériau réfractaire, choisi parmi les non oxydes, tels que le SiC, le nitrure d'aluminium et/ou de silicium, l'oxynitrure d'aluminium, ou parmi les oxydes, notamment comprenant Al2O3, SiO2, Cr2O3, MgO, ZrO2, ou l'un quelconque de leurs mélanges. De préférence la composition comporte au moins 20% de SiC. Le matériau de jointoiement est de préférence un ciment céramique et/ou réfractaire. De préférence, les éléments monolithiques filtrants sont à base de SiC et sont assemblés par un matériau de jointoiement dont la conductivité thermique est supérieure ou égale à 0,1 W/m.K pour toute température comprise entre 20 et 800°C. Une conductivité thermique élevée du matériau de jointoiement permet avantageusement d'homogénéiser les transferts thermiques dans le filtre tandis qu'une conductivité thermique faible, notamment inférieure à 0,1 W/m.K (mesure typiquement réalisée à une température de 600°C) contribue à accroître les gradients thermiques et les contraintes thermomécaniques dans le joint et au sein du filtre. Les éléments monolithiques unitaires filtrants en nid d'abeille sont de préférence assemblés par collage partiel, au sens où l'espace compris entre les éléments monolithiques peut ne pas être totalement rempli par le matériau de jointoiement, de manière à relaxer les contraintes thermomécaniques sur le filtre, comme cela est par exemple décrit dans les demandes EP 1 726 800 ou FR 2 833 857. Des configurations de matériau de jointoiement telles que décrites dans les demandes WO 2005/084782 ou W02004/090294, qui font intervenir des zones d'adhérence faible ou nulle entre le matériau de jointoiement et l'élément filtrant et des zones d'adhérence forte entre le matériau de jointoiement et l'élément filtrant en nid d'abeille sont également envisageables. Le filtre assemblé présente de préférence un ciment de revêtement solidaire du filtre assemblé, apposé au cours de l'étape g), notamment de même composition minérale que le matériau de jointoiement afin d'augmenter la résistance mécanique. Le dispositif de dépollution peut comprendre en outre 20 un revêtement catalytique pour le traitement des gaz polluants du type CO ou HC et/ou NOx. Les avantages décrits précédemment sont illustrés par les exemples non limitatifs qui suivent, illustrant 25 certains modes de réalisation de l'invention. Les exemples qui suivent permettent une comparaison avec les produits obtenus selon les procédés antérieurs. Exemples Dans un premier temps on synthétise de la manière habituellement utilisée des nids d'abeille à base de SiC. Plus précisément on mélange dans un premier temps 70% poids d'une poudre de SiC dont les grains présentent un diamètre médian d5o de 10 microns, avec 30% poids d'une deuxième poudre de SiC dont les grains présentent un diamètre médian d5o de 0,5 micron, dans un premier mode comparable au mélange de poudre décrit dans EP 1 142 619. Au sens de la présente description, on désigne par diamètre médian d5o le diamètre des particules tel que respectivement 50% de la population totale desdites particules présente une taille inférieure à ce diamètre. Quatre mélanges ont été réalisés avec différents taux de porogène du type polyéthylène dans des proportions respectives égale à 0% (exemples 1 à 5) ; 5% (exemples 6 à 11) ; 12% (exemples 12 à 15) et 15% (exemples 16 à 19) du poids total des grains de SiC de manière à obtenir des éléments unitaires de filtration de porosité différente, après cuisson. Pour chaque mélange un additif de mise en forme du type methylcellulose dans une proportion égale à 10% poids du poids total des grains de SiC est également ajouté. On ajoute ensuite la quantité d'eau nécessaire et on malaxe jusqu'à obtenir une pâte homogène et dont la plasticité permet l'extrusion à travers une filière d'une structure en nid d'abeille de manière à réaliser des blocs monolithiques se caractérisant par une disposition en vague des canaux internes, tels que ceux décrits en relation avec la figure 3 de la demande WO 05/016491. Trois types de géométries ont été extrudées selon une coupe transversale, l'ondulation des parois étant 17 caractérisée par un taux d'asymétrie tel que défini dans WO 05/016491. Le taux d'asymétrie est égal à 7% pour les géométries 1 et 2 telle que reportée dans le tableau 1 et à 11 % pour la géométrie 3 telle que reportée dans le tableau 1. Les caractéristiques dimensionnelles de ces structures après extrusion sont données dans le tableau 1 : Géométrie des canaux et 1 2 3 du monolithe Exemples 6 à 10 11 à 19 5 191 cpsi* 281 cpsi* 169 cpsi* Densité de canaux soit soit soit 29, 6 43, 5 26, 2 canaux/cm2 canaux/cm2 canaux/cm2 Taux d'asymétrie 7% 7% 11% des parois Epaisseur moyennes 350 }gym 320 }gym 340 }gym des parois Longueur du monolithe 15,24 cm 15,24 cm 15,24 cm (élément unitaire en nid d'abeille) Largeur du monolithe 3,6 cm 3,6 cm 3,6 cm (élément unitaire en nid d'abeille) * canaux par inch carré Tableau 1 On sèche ensuite les monolithes crus obtenus par micro-onde pendant un temps suffisant pour amener la teneur en eau non liée chimiquement à moins de 1 % en masse. On bouche alternativement les canaux de chaque face des monolithes selon des techniques bien connues, par exemple décrites dans la demande W02004/065088. Différentes formulations de bouchage ont été utilisées et reportées dans le tableau 2 ci-après. Dans le tableau 1 : - la poudre de SiC 1 est caractérisée par la répartition granulométrique suivante : d10 = 10 µm, d50 = 35 µm et d90 = 80 µm, - la poudre de SiC 2 est caractérisée par la répartition granulométrique suivante : d10 = 4 µm, d50 = 13 µm et d90 = 28 µm, - la poudre de SiC 3 est caractérisée par la répartition granulométrique suivante : d10 = 0,5 µm, d50 = 1,5 µm et d90 = 6 µm. Le mélange de bouchage est composé d'un agent dispersant dérivé d'amine polyoxyalkylène, d'un agent antimoussant dérivé d'alkyl phénol éther phosphate et d'un solvant dérivé de benzoate (les trois constituant le mélange huileux). L'agent porogène est du type polyéthylène. L'aide à la cuisson est du type alumine fine tel que décrit précédemment. La quantité respective de ces agents est déterminée de manière à obtenir une pâte dont la viscosité pour un taux de cisaillement de 0,6 s-1 est de 500 Pa.s, mesurée à l'aide d'un viscosimètre Haake muni d'un mobile en croix. Les monolithes sont ensuite cuits sous Argon selon une montée en température de 20°C/heure jusqu'à atteindre une température maximale de 2100°C qui est maintenue pendant 6 heures. Les monolithes sont ensuite assemblés par seize éléments eux selon les techniques classiques par collage au moyen d'un ciment de composition chimique suivante : 72% poids de SiC, 15% poids d'Al2O3r 11% poids de SiO2, le reste étant constitué par des impuretés, majoritairement de Fe2O3 et d'oxydes de métaux alcalins et alcalino-terreux. L'épaisseur moyenne du joint entre deux blocs voisins est de l'ordre de 2 mm. L'ensemble est ensuite usiné, afin de constituer des filtres assemblés de forme cylindrique d'environ 14,4 cm de diamètre. Les échantillons obtenus ont été évalués et 5 caractérisés selon les modes opératoires suivants: A- Mesures dimensionnelles des bouchons et périmètre des canaux : La longueur L des bouchons est mesurée à l'aide d'un 10 pied à coulisse, sur 10 bouchons aléatoirement répartis sur chaque face du filtre. Le périmètre interne des canaux est calculé géométriquement et vérifié par analyse d'image. B- Mesure de la porosité du matériau constituant la 15 matrice. La porosité ouverte du matériau constituant les parois des monolithes ainsi que le diamètre médian d5o des pores ont été déterminés selon les techniques classiques de porosimétrie à haute pression de mercure, avec un 20 porosimètre de type Micromeritics 9500. Par diamètre médian des pores d5o, on entend une valeur pour laquelle 50% en volume des pores sont inférieurs à ladite valeur. C- Mesure de la résistance à l'arrachement des 25 bouchons. La résistance à l'arrachement d'un bouchon de la paroi dans un canal qu'il obstrue est effectuée à la température ambiante, sous une pression appliquée sur celui-ci suivant une direction longitudinale du filtre selon le protocole 30 expérimental suivant : On impose sur 10 bouchons répartis aléatoirement dans le filtre une pression (charge) par déplacement d'une tige métallique en acier durci appuyé sur celui-ci et dont le diamètre est inférieur à la plus faible largeur d'un canal, ladite tige étant déplacée selon une vitesse de pression de 4mm/min. La charge est appliquée suivant la direction longitudinale du filtre par l'intermédiaire de la tige, introduite dans le canal bouché par l'extrémité opposée au bouchon. La tige, dont la surface d'extrémité est inférieure à celle du bouchon avec lequel elle est en contact, appuie sur le bouchon depuis l'intérieur du canal de manière à expulser ou arracher le bouchon vers l'extérieur du filtre. Une presse Instron reliée à la tige et munie d'un capteur de déplacement et d'un capteur de force de manière à mesurer la force maximale admissible par le bouchon, c'est-à-dire la force à la rupture (en Newton) lorsque le bouchon se décolle des parois du canal qu'il obstrue ou lorsque les parois cassent. La résistance à la rupture (en MPa) étant alors déterminée en divisant la valeur de la force à la rupture mesurée par la surface de la tige, en mm2. D- Mesure d'efficacité de filtration L'efficacité de filtration du dispositif filtrant est déterminée par la mesure de la quantité de fumée émise en sortie du filtre rapportée à la quantité en entrée. Pour ce faire, un fumimètre est placé en amont et en aval du filtre à particules, ce dernier étant placé sur la ligne d'échappement du moteur mis en marche à pleine puissance à 4000 tours/minute pendant 30 minutes. Le fumimètre permet de déterminer la quantité de particules de suie émises grâce à une mesure du noircissement dû à la fumée. L'indice d'efficacité de filtration doit rester supérieur à 90% pour que le test soit jugé satisfaisant. Tel que reporté dans le tableau 2, on a donc attribué les notes suivantes à chacun des filtres : + : efficacité de filtration supérieure à 90% : efficacité de filtration inférieure à 90%. E- aspect externe après usinage Tel que reporté dans le tableau 2, on a attribué les notes suivantes à chacun des filtres après leur observation: +++ : aucun défaut décelable après usinage, ++ : léger défaut après usinage, au plus un canal défectueux localement, + : arrachement de paroi affectant localement deux canaux successifs au maximum, : au moins trois canaux successifs présentent un arrachement de paroi dans une direction radiale. Les principales caractéristiques et résultats obtenus sont 15 regroupés dans le tableau 2 donné ci-dessous. Ex1 Ex2 Ex3 Ex4 Ex5 Ex6 Ex7 Ex8 Ex9 pourcentage poids de la poudre de SiC 1 0 0 52,9 58,7 52,9 0 52,57 52,9 69,8 pourcentage poids de la poudre de SiC 2 57,2 58,5 17,6 0 17,6 58,5 17,5 17,6 0 pourcentage poids de la poudre de SiC 3 28,2 28,8 17,6 14,7 17,6 28,8 17,5 17,6 17,4 pourcentage poids de l'aide à la cuisson 1,71 0 0 0 0 0 0,35 0 0 pourcentage poids d'agent porogène 0 0 0 9,2 0 0 0 0 0 pourcentage poids mélange huileux 12,9 12,6 11,9 17,5 11,9 12,6 12,0 11,9 12,8 L = Longueur bouchons L (en mm) 4 4,5 4,5 5 4,5 3,5 3 5 5,0 P = Périmètre moyen des canaux d'entrée et de sortie (en mm) 5,96 5,96 5,96 5,96 6,39 5,96 5,96 5,96 5,96 PO = Porosité de la paroi filtrante (en %) 39 39 39 39 39 47 47 47 47 Diamètre médian de pores (en pm) 10 10 10 10 10 14 14 14 14 R = résistance à l'écrasement des bouchons (en Mpa) 391 341 294 177,6 281 480,9 220,5 168 180 K' = (R x P) / L 583 452 389 212 399 819 438 200 215 K'/ (1000 x exp(-0,095xPO)) 24 18 16 9 16 71 38 17 19 Efficacité de filtration + + + - + + + + + Aspect à l'usinage - + ++ ++ ++ - - + ++ Ex10 Exil Ex12 Ex13 Ex14 Ex15 Ex16 Ex17 Ex18 Ex19 pourcentage poids de la poudre de SiC 1 58,7 52,9 52,9 67,1 58,7 63,4 63,4 61,0 58,7 69,8 pourcentage poids de la poudre de SiC 2 0 17,6 17,6 0 0 0 0 0 0 0 pourcentage poids de la poudre de SiC 3 14,7 17,6 17,6 16,8 14,7 15,9 15,9 15,3 14,7 17,4 pourcentage poids de l'aide à la cuisson 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 pourcentage poids d'agent porogène 9,2 0 0 3,2 9,2 6,5 6,5 8,0 9,2 0 pourcentage poids mélange huileux 17,5 11,9 11,9 12,9 17,5 14,3 14,3 15,7 17,5 12,8 L = Longueur bouchons L (en mm) 5,0 5 3 3 3,5 2,5 3,5 4 4 4 P = Périmètre moyen des canaux d'entrée et de sortie (en mm) 5,96 4,83 4,83 4,83 4,83 4,83 4,83 4,83 4,83 4,83 PO = Porosité de la paroi filtrante (en %) 47 47 55 55 55 55 59 59 59 59 Diamètre médian de pores (en pm) 14 14 18 18 18 18 20 20 20 20 R = résistance à l'écrasement des bouchons (en Mpa) 38 215 100 63 30 45 38 32 24 70 K' = (R x P) / L 45 208 161 101 41 87 52 39 29 85 K'/ (1000 x exp (-0,095xPO)) 4 18 30 19 8 16 14 11 8 23 Efficacité de filtration - + + + - + + + - + Aspect à l'usinage ++ + - + ++ + + ++ ++ - Tableau 2 On voit dans le tableau 2 que les exemples 2, 3, 5, 8, 9, 11, 13 et 15 à 17, satisfaisant la relation (1) selon l'invention, présentent le meilleur compromis entre leur efficacité de filtration et leur aspect à l'usinage. REVENDICATIONS1. Structure de filtration d'un gaz chargé en particules de suies, ladite structure comprenant une pluralité d'éléments filtrants en nid d'abeille reliés entre eux par un ciment de joint, le ou lesdits éléments comprenant un ensemble de canaux adjacents d'axes parallèles entre eux séparés par des parois poreuses, lesquels canaux sont obturés par des bouchons à l'une ou l'autre de leurs extrémités pour délimiter des chambres d'entrée s'ouvrant suivant une face d'admission des gaz et des chambres de sortie s'ouvrant suivant une face d'évacuation des gaz de telle façon que le gaz traverse les parois poreuses et une partie périphérique constituée par un ciment de revêtement protégeant le ou lesdits éléments, ladite structure étant caractérisée en ce qu'elle satisfait à la relation suivante: (1) : 10 2. Structure selon la revendication 1, dans laquelle la porosité ouverte des parois filtrantes est comprise entre 35% et 65% et dans laquelle le diamètre médian des pores est compris entre 5 et 25 microns. 3. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle les parois poreuses sont essentiellement en carbure de silicium. 4. Structure selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la longueur moyenne des bouchons est comprise entre 1 et 7 mm. 5. Structure selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la valeur moyenne des périmètres internes des canaux d'entrée et des canaux de sortie est comprise entre 1 et 10 mm, de préférence entre 3 et 7 mm. 6. Structure selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle que le volume ou la surface des canaux d'entrée est supérieur à celui des canaux de sortie. 7. Structure de filtration selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les parois poreuses présentent des ondulations de façon à être concaves par rapport au centre des canaux d'entrée et convexes en leur milieu par rapport au centre des canaux de sortie.