La présente invention est relative à un procédé pour revêtir d'une couche microporeuse un support macroporeux.
Cette couche microporeuse est en général constituée de hauts polymères, d'oxydes métalliques, ou de métaux, et son dépôt s'effectue soit par application d'une peinture, soit par centrifugation, soit par aspiration, soit encore par décantation du matériau à déposer.
On a déjà proposé, pour effectuer l'accrochage de la couche microporeuse sur le support macroporeux, un procédé consistant à comprimer une fine poudre sur le support macroporeux.
Cette méthode a cependant des inconvénients qui peuvent être préjudiciables aux performances de la membrane poreuse et à la tenue mécanique de celle-ci.
En effet, la compression ne permet pas la fixation du matériau dans les anfractuosités du support, elle déplace insuffisamment les grains de la couche microporeuse les uns par rapport aux autres; enfin, l'effet de compression est étendu à la masse de l'échantillon traité, y compris la couche sous-jacente à la couche microporeuse et le support lui-même.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet de pallier les inconvénients précédents et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que la fixation de la couche microporeuse sur le support macroporeux s'effectue par roulements et/ou par chocs répétés de petits mobiles de dureté au moins égale à celle du matériau à fixer.
L'action mécanique de compression des mobiles peut avoir lieu soit sur une couche d'une poudre du matériau à fixer préalablement mise en place sur ledit support, soit au fur et à mesure du dépôt de la poudre sur ledit support, soit sur une couche microporeuse simplement déposée sur le support par tous moyens connus.
Ce procédé peut comporter en outre les caractéristiques suivantes prises Séparément ou en combinaisons.
a) La température opérationnelle peut s'échelonner de la température ambiante à une température de l'ordre de 6000C, suivant le matériau à fixer.
b) Le traitement peut s'effectuer dans une enceinte dans laquelle on peut soit faire le vide soit introduire une atmosphère réductrice ou neutre soit une atmosphère légèrement fluorante par exemple (FH+H2).
c) Dans le cas où le matériau à fixer est produit au fur et à mesure de son dépôt on opère par décomposition thermique.
A cet effet, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention se caractérise par le fait qu'il comporte un tube macroporeux monté rotatif à l'intérieur d'une enceinte autour d'un axe, et contenant, à l'intérieur, des mobiles de dureté au moins égale à celle du matériau constituant la couche microporeuse, l'enceinte contenant des moyens d'entrée et de sortie d'un flux de circulation de gaz.
Lesdits mobiles, qui sont le plus souvent des billes dont les rayons de courbure sont compris entre ceux du matériau à fixer et ceux des discontinuités du support, peuvent ainsi être amenés par des moyens mécaniques à rouler et/ou à percuter d'une manière continue soit la poudre fine du matériau à fixer, soit la couche préalablement déposée de ce même matériau, soit une couche microporeuse déposée par un moyen connu.
Ce dispositif peut comporter en outre les caractéristiques suivantes prises séparément ou en combinaisons:
a) Les mobiles sont de différentes tailles qui s'échelonnent entre les deux limites précitées.
b) Les mobiles sont de dureté au moins égale à celle du matériau à fixer.
c) Les mobiles sont placés dans un tubet macroporeux animé d'un mouvement de rotation de vitesse variable.
d) Les mobiles sont placés dans un tube macroporeux animé d'un mouvement de rotation et d'un mouvement de translation latéral.
e) Les mobiles sont placés dans un tube macroporeux animé d'un mouvement de rotation et d'un mouvement de translation vertical.
f) Les mobiles sont disposés sur une plaque macroporeuse soumise à un mouvement de va-et-vient vertical.
g) Les mobiles sont projetés avec force sur une plaque macroporeuse.
h) Le support macroporeux contenant ou supportant le matériau à fixer et les mobiles sont placés dans une enceinte à l'intérieur de laquelle on peut faire le vide ou introduire une atmosphère réductrice, neutre ou une atmosphère légèrement fluorante.
i) L'enceinte entourant le support qui contient ou supporte le matériau à fixer et les mobiles sont placés dans un four permettant d'élever la température jusqu'à 6O0'C environ.
Le procédé et le dispositif, objet de l'invention, permettent d'obtenir une fixation meilleure que celle réalisable par la méthode de compression globale, ainsi que des couches microporeuses plus fines. En effet, l'invention permet:
a) la densification et la fixation homogène de grains d'un matériau pulvérulent, l'action répétée de chocs ou/et roulements des mobiles assurant la répartition uniforme des grains à l'échelle locale, pourvu que le rayon de courbure des mobiles de compression ne soit pas trop supérieur à celui des grains,
b) la répartition uniforme des grains qui conduit à une couche microporeuse homogène en tous points du support, même si ce support présente une surface irrégulière,
pourvu que le rayon de courbure des mobiles de compression soit de l'ordre de grandeur des discontinuités du support,
(La simultanéité des deux mécanismes invoqués implique l'emploi d'un mélange de mobiles de dimensions différentes.)
c) la densification et la fixation des grains déposés dans les anfractuosités du support.
d) que l'action des mobiles soit limitée au matériau pulvérulent à traiter et n'exerce pas sur le support sous-jacent une pression préjudiciable à ses qualités mécaniques et à sa perméabilité.
La mise en oeuvre du procédé objet de l'invention peut être effectuée selon plusieurs variantes dont les les principales sont les suivantes:
1) Dépôt, préalablement à la mise en action des billes, sur la face intérieure d'un tube cylindrique macroporeux métallique tel qu'un tube de nickel, soit d'une suspension de composés de nickel dissociables thermiquement tels que formiate, oxalate, alcanoate, chelate, carbonate de nickel, soit d'une suspension de nickel, ayant des caractéristiques de granulométrie convenables. La mise en place de ces dépôts peut être réalisée par aspiration de la suspension à travers le support ou toute autre méthode mécanique appropriée par passage d'un mandrin conique (souriçage), peinture, etc.
Ce dépôt peut être encore obtenu en faisant décomposer sur le support un composé gazeux, tel que le nickel carbonyle, amené en contact avec le support soit par léchage soit par percolation.
2) Dépôt simultané avec la mise en action des billes. Dans ce cas, les billes se trouvent mêlées, dans l'intérieur du support, au solide pulvérulent, la couche microporeuse pouvant être obtenue soit avec des grains de nickel formés par dissociation thermique (formiate, oxalate, alcanoate, chelate, carbonate, nickel carbonyle, etc.) soit avec une poudre fine de nickel ou d'oxyde de nickel ayant des caractéristiques de granulométrie convenables.
3) Amélioration de barrières défectueuses. Le procédé peut encore être utilisé à l'amélioration de barrières obtenues par d'autres méthodes, et présentant des défauts tels que rayons de pore trop gros ou région de mauvaise densification ou de mauvaise fixation.
En se référant aux figures schématiques 1 à 9 ci-jointes, on va décrire ci-après divers exemples, donnés à titre non limi tatif, de mise en oeuvre du procédé et des dispositifs pour revêtir d'une couche microporeuse un support macroporeux, objet de l'invention.
La fig. 1 représente en coupe, un dispositif sur lequel on effectue le dépôt par léchage d'un composé dissociable thermiquement.
La fig. 2 représente en coupe, un dispositif sur lequel on effectue le dépôt par percolation d'un composé dissociable thermiquement.
La fig. 3 montre un dispositif, établi conformément à l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé de fixation.
La fig. 4 montre un autre dispositif, établi conformément à l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé de fixation.
La fig. 5 est une coupe radiale d'un tube macroporeux, expliquant la position et le mouvement des mobiles lorsque le tube est soumis à un mouvement de rotation.
La fig. 6 est une coupe radiale d'un tube macroporeux, expliquant la position et le mouvement des mobiles lorsque le tube est soumis à un mouvement de rotation accéléré.
La fig. 7 est une vue en perspective cavalière d'un tube macroporeux soumis à un mouvement de rotation et à un mouvement de translation vertical.
La fig. 8 représente en coupe, une plaque macroporeuse soumise à un mouvement vertical de va-et-vient.
La fig. 9 représente en coupe, une plaque macroporeuse soumise à l'action de mobiles projetés par une sableuse.
Seuls ont été représentés sur ces figures les éléments néces- saires à la compréhension de l'invention, les éléments correspondants de ces différentes figures portant des références identiques.
On voit sur la fig. 1: un tube macroporeux 1 monté rotatif autour des axes creux 4 et 5 traversant les deux extrémités opposées de l'enceinte 2. Le tube 1 contient les mobiles 3 de dureté au moins égale à celle du matériau à fixer. Le dépôt s'effectue par léchage interne du tube 1 par un composé gazeux dissociable par la chaleur. L'entrée du gaz s'effectue en 4 et son départ en 5.
On voit sur la variante de la fig. 2 un tube macroporeux 1, contenant des mobiles 3, logé dans une enceinte 2. Dans cette variante, le tube 1 est monté rotatif autour du seul arbre creux 4. Le dépôt s'effectue par percolation au travers du tube 1 d'un composé gazeux dissociable par la chaleur. L'entrée du gaz s'effectue en 4 et son départ en 5.
On voit sur la fig. 3 l'ensemble de la fig. 1, où un tube macroporeux 1, contenant les mobiles 3, est logé dans l'enceinte 2 dans laquelle on peut faire le vide ou introduire une atmosphère réductrice, neutre ou fluorante. Cet ensemble est placé dans un four 6 qui permet d'élever la température jusqu'à 4500OC environ. La couche microporeuse 7, déposée par léchage, est fixée sur le tube 1 par roulements et/ou chocs répétés des mobiles 3 grâce à un mouvement de translation et/ ou à un mouvement de rotation du tube 1 et de l'enceinte 2.
On voit sur la fig. 4 l'ensemble de la fig. 2, où le tube macroporeux 1, contenant les mobiles 3, est placé dans une enceinte 2 dans laquelle on peut faire le vide ou introduire une atmosphère réductrice, neutre ou fluorante. Cet ensemble est logé dans un four 6 qui permet d'élever la température jusqu'à 600oC environ. La couche microporeuse 7, déposée par percolation, est fixée sur le tube 1 par roulements et/ou chocs répétés des mobiles 3 grâce à un mouvement de translation et/ ou de rotation du tube 1 et de l'enceinte 2.
On voit sur la fig. 5 un tube macroporeux 1 dans lequel est déposée une couche microporeuse 7. Des mobiles 3 roulent sur cette couche microporeuse 7 lorsque le tube 1 tourne dans le sens de la flèche R.
On voit sur la fig. 7 un tube macroporeux 1 soumis à un mouvement de rotation alternatif R et à un mouvement de translation vertical T. Le mouvement de translation vertical T est créé par un excentrique 8.
On voit sur la fig. 8 une plaque macroporeuse 10 sur laquelle est déposée une couche microporeuse 11. Des mobiles 12 placés sur cette couche microporeuse 11, sont soumis à un mouvement vertical de va-et-vient S.
On voit sur la fig. 9 une plaque macroporeuse 10 sur laquelle est déposée une couche microporeuse 11. Des mobiles 12, stockés en 13 sont projetés sur cette couche microporeuse il par un appareil du type sableuse.
REVENDICATION I
Procédé pour revêtir d'une couche microporeuse un support macroporeux afin de réaliser des filtres, des ultra-filtres ou des barrières pour la séparation isotopique, caractérisé en ce que la fixation de la couche microporeuse sur le support macroporeux s'effectue par roulements et/ou par chocs répétés de mobiles de dureté au moins égale à celle du matériau à fixer.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Procédé selon la revendication I, dans lequel les mobiles sont constitués par des billes.
2. Procédé selon la revendication I, dans lequel l'action mécanique de compression des mobiles a lieu sur une couche d'une poudre du matériau à fixer, préalablement introduite dans le support tubulaire et mise en place sur sa surface interne.
3. Procédé selon la revendication I, dans lequel l'action mécanique de compression des mobiles a lieu sur une couche d'une poudre du matériau à fixer en voie de formation et au fur et à mesure du dépôt de la poudre sur la surface du support.
4. Procédé selon la sous-revendication 3, dans lequel le matériau à fixer est déposé au fur et à mesure de sa production par une opération de décomposition thermique d'un mélange gazeux.
5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la température opérationnelle s'échelonne de la température ambiante à une température de 6000C, suivant le matériau à fixer.
6. Procédé selon la revendication I, dans lequel le traitement a lieu dans le vide.
7. Procédé selon la revendication I, dans lequel le traitement a lieu dans une atmosphère réductrice.
8. Procédé selon la revendication I, dans lequel le traitement a lieu dans une atmosphère fluorante.
9. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on dispose les mobiles sur une plaque macroporeuse soumise à un mouvement de va-et-vient vertical.
10. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on projette les mobiles sur une plaque macroporeuse.
REVENDICATION Il
Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte un tube macroporeux monté rotatif à l'intérieur d'une enceinte autour d'un axe et contenant, à l'intérieur, des mobiles de dureté au moins égale à celle du matériau constituant la couche microporeuse l'enceinte contenant des moyens d'entrée et de sortie d'un flux de circulation de gaz.
SOUS-REVENDICATIONS
11. Dispositif selon la revendication II, dans lequel les moyens d'entrée et de sortie d'un flux de circulation de gaz sont constitués par l'un au moins de deux conduits creux traversant l'enceinte et matérialisant l'axe de rotation du tube macroporeux à l'intérieur de l'enceinte.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
The present invention relates to a process for coating a macroporous support with a microporous layer.
This microporous layer is generally made up of high polymers, metal oxides, or metals, and its deposition is carried out either by application of a paint, or by centrifugation, or by suction, or even by decantation of the material to be deposited. .
To effect the attachment of the microporous layer to the macroporous support, a method has already been proposed which consists in compressing a fine powder on the macroporous support.
However, this method has drawbacks which can be detrimental to the performance of the porous membrane and to the mechanical strength of the latter.
Indeed, the compression does not allow the fixing of the material in the crevices of the support, it insufficiently displaces the grains of the microporous layer with respect to each other; finally, the compression effect is extended to the mass of the treated sample, including the layer underlying the microporous layer and the support itself.
The subject of the present invention is a method which overcomes the above drawbacks and a device for implementing this method.
The method according to the invention is characterized in that the fixing of the microporous layer on the macroporous support is carried out by rolling and / or by repeated shocks of small moving parts of hardness at least equal to that of the material to be fixed.
The mechanical compressing action of the moving parts can take place either on a layer of a powder of the material to be fixed beforehand placed on said support, or as the powder is deposited on said support, or on a layer microporous simply deposited on the support by any known means.
This method may further include the following features taken separately or in combination.
a) The operating temperature can range from ambient temperature to around 6000C, depending on the material to be fixed.
b) The treatment can be carried out in an enclosure in which it is possible either to create a vacuum or to introduce a reducing or neutral atmosphere or a slightly fluorinating atmosphere, for example (FH + H2).
c) If the material to be fixed is produced as it is deposited, the operation is carried out by thermal decomposition.
To this end, the device for carrying out the method according to the invention is characterized in that it comprises a macroporous tube rotatably mounted inside an enclosure around an axis, and containing, at the 'inside, mobile devices of hardness at least equal to that of the material constituting the microporous layer, the enclosure containing means for entering and leaving a gas circulation flow.
Said mobiles, which are most often balls whose radii of curvature are between those of the material to be fixed and those of the discontinuities of the support, can thus be caused by mechanical means to roll and / or to strike continuously. either the fine powder of the material to be fixed, or the previously deposited layer of this same material, or a microporous layer deposited by known means.
This device may also include the following characteristics taken separately or in combination:
a) The mobiles are of different sizes which range between the two aforementioned limits.
b) The moving parts have a hardness at least equal to that of the material to be fixed.
c) The mobiles are placed in a macroporous tubet animated by a rotational movement of variable speed.
d) The mobiles are placed in a macroporous tube driven by a rotational movement and a lateral translational movement.
e) The mobiles are placed in a macroporous tube driven by a rotational movement and a vertical translational movement.
f) The mobiles are placed on a macroporous plate subjected to a vertical reciprocating movement.
g) The mobiles are thrown with force on a macroporous plate.
h) The macroporous support containing or supporting the material to be fixed and the mobiles are placed in an enclosure inside which it is possible to create a vacuum or introduce a reducing or neutral atmosphere or a slightly fluorinating atmosphere.
i) The enclosure surrounding the support which contains or supports the material to be fixed and the mobiles are placed in an oven allowing the temperature to be raised to approximately 60 ° C.
The method and the device, object of the invention, make it possible to obtain better fixation than that achievable by the overall compression method, as well as finer microporous layers. Indeed, the invention allows:
a) the densification and homogeneous fixation of grains of a pulverulent material, the repeated action of shocks or / and bearings of the moving parts ensuring the uniform distribution of the grains on a local scale, provided that the radius of curvature of the compression moving parts is not too higher than that of the grains,
b) the uniform distribution of the grains which leads to a homogeneous microporous layer at all points of the support, even if this support has an irregular surface,
provided that the radius of curvature of the compression wheels is of the order of magnitude of the discontinuities of the support,
(The simultaneity of the two mechanisms invoked implies the use of a mixture of mobiles of different dimensions.)
c) densification and fixing of the grains deposited in the crevices of the support.
d) that the action of the moving parts is limited to the pulverulent material to be treated and does not exert on the underlying support a pressure detrimental to its mechanical qualities and its permeability.
The implementation of the method which is the subject of the invention can be carried out according to several variants, the main ones of which are as follows:
1) Deposit, prior to the activation of the balls, on the inner face of a metallic macroporous cylindrical tube such as a nickel tube, either of a suspension of thermally dissociable nickel compounds such as formate, oxalate, alkanoate , nickel chelate, carbonate, or a suspension of nickel, having suitable particle size characteristics. These deposits can be placed by suction of the suspension through the support or any other suitable mechanical method by passing a conical mandrel (sourcing), painting, etc.
This deposit can also be obtained by decomposing on the support a gaseous compound, such as nickel carbonyl, brought into contact with the support either by licking or by percolation.
2) Simultaneous deposit with the action of the balls. In this case, the beads are mixed, in the interior of the support, with the pulverulent solid, the microporous layer being obtainable either with nickel grains formed by thermal dissociation (formate, oxalate, alkanoate, chelate, carbonate, nickel carbonyl , etc.) or with a fine powder of nickel or nickel oxide having suitable particle size characteristics.
3) Improvement of defective barriers. The method can also be used to improve barriers obtained by other methods, and having defects such as too large pore radii or region of poor densification or poor fixation.
With reference to the attached schematic Figures 1 to 9, various examples will be described below, given without limitation, of implementation of the process and devices for coating a microporous layer a macroporous support, object of the invention.
Fig. 1 shows in section a device on which the deposition is carried out by licking a thermally dissociable compound.
Fig. 2 shows, in section, a device on which the deposit is carried out by percolation of a thermally dissociable compound.
Fig. 3 shows a device, established in accordance with the invention, for carrying out the fixing method.
Fig. 4 shows another device, established in accordance with the invention, for carrying out the fixing method.
Fig. 5 is a radial section of a macroporous tube, explaining the position and the movement of the moving parts when the tube is subjected to a rotational movement.
Fig. 6 is a radial section of a macroporous tube, explaining the position and the movement of the moving parts when the tube is subjected to an accelerated rotational movement.
Fig. 7 is an isometric perspective view of a macroporous tube subjected to a rotational movement and to a vertical translational movement.
Fig. 8 shows in section, a macroporous plate subjected to a vertical reciprocating movement.
Fig. 9 shows in section, a macroporous plate subjected to the action of moving bodies projected by a sandblasting machine.
Only the elements necessary for understanding the invention have been shown in these figures, the corresponding elements of these different figures bearing identical references.
It is seen in fig. 1: a macroporous tube 1 mounted to rotate around the hollow axes 4 and 5 passing through the two opposite ends of the enclosure 2. The tube 1 contains the moving parts 3 of hardness at least equal to that of the material to be fixed. The deposition is carried out by internal licking of the tube 1 with a gaseous compound which can be dissociated by heat. The gas enters in 4 and its departure in 5.
We see in the variant of FIG. 2 a macroporous tube 1, containing mobiles 3, housed in an enclosure 2. In this variant, the tube 1 is rotatably mounted around the hollow shaft 4 alone. The deposition is carried out by percolation through the tube 1 of a compound gaseous dissociable by heat. The gas enters in 4 and its departure in 5.
It is seen in fig. 3 the assembly of FIG. 1, where a macroporous tube 1, containing the mobiles 3, is housed in the enclosure 2 in which a vacuum can be created or a reducing, neutral or fluorinating atmosphere can be introduced. This assembly is placed in an oven 6 which allows the temperature to be raised up to approximately 4500OC. The microporous layer 7, deposited by licking, is fixed on the tube 1 by rolling and / or repeated shocks of the mobiles 3 thanks to a translational movement and / or a rotational movement of the tube 1 and of the enclosure 2.
It is seen in fig. 4 the assembly of FIG. 2, where the macroporous tube 1, containing the mobiles 3, is placed in an enclosure 2 in which a vacuum can be created or a reducing, neutral or fluorinating atmosphere can be introduced. This assembly is housed in an oven 6 which allows the temperature to be raised to approximately 600oC. The microporous layer 7, deposited by percolation, is fixed on the tube 1 by rolling and / or repeated shocks of the mobiles 3 thanks to a translational and / or rotational movement of the tube 1 and of the enclosure 2.
It is seen in fig. 5 a macroporous tube 1 in which is deposited a microporous layer 7. Movements 3 roll on this microporous layer 7 when the tube 1 rotates in the direction of the arrow R.
It is seen in fig. 7 a macroporous tube 1 subjected to an alternating rotational movement R and to a vertical translational movement T. The vertical translational movement T is created by an eccentric 8.
It is seen in fig. 8 a macroporous plate 10 on which is deposited a microporous layer 11. Mobiles 12 placed on this microporous layer 11 are subjected to a vertical back-and-forth movement S.
It is seen in fig. 9 a macroporous plate 10 on which is deposited a microporous layer 11. Mobiles 12, stored at 13 are projected onto this microporous layer 11 by a device of the sand type.
CLAIM I
Process for coating a macroporous support with a microporous layer in order to produce filters, ultra-filters or barriers for isotopic separation, characterized in that the fixing of the microporous layer on the macroporous support is carried out by rolling and / or by repeated shocks of mobiles of hardness at least equal to that of the material to be fixed.
SUB-CLAIMS
1. The method of claim I, wherein the mobiles consist of balls.
2. The method of claim I, wherein the mechanical action of compressing the moving parts takes place on a layer of a powder of the material to be fixed, previously introduced into the tubular support and placed on its internal surface.
3. The method of claim I, wherein the mechanical action of compressing the moving parts takes place on a layer of a powder of the material to be fixed in the process of formation and as the powder is deposited on the surface of the material. support.
4. The method of sub-claim 3, wherein the material to be fixed is deposited as it is produced by an operation of thermal decomposition of a gas mixture.
5. Method according to claim I, characterized in that the operating temperature ranges from room temperature to a temperature of 6000C, depending on the material to be fixed.
6. The method of claim I, wherein the treatment takes place in a vacuum.
7. The method of claim I, wherein the treatment takes place in a reducing atmosphere.
8. The method of claim I, wherein the treatment takes place in a fluorinating atmosphere.
9. Method according to claim I, characterized in that the mobile is placed on a macroporous plate subjected to a vertical reciprocating movement.
10. The method of claim I, characterized in that the mobile is projected onto a macroporous plate.
CLAIM It
Device for carrying out the method according to claim I, characterized in that it comprises a macroporous tube rotatably mounted inside an enclosure around an axis and containing, inside, mobile devices of hardness at least equal to that of the material constituting the microporous layer, the enclosure containing means for entering and leaving a gas circulation flow.
SUB-CLAIMS
11. Device according to claim II, wherein the input and output means of a gas circulation flow are constituted by at least one of two hollow conduits passing through the enclosure and materializing the axis of rotation of the macroporous tube inside the enclosure.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.