FR2515063A1 - Matiere filtrante, filtre forme d'une telle matiere, procedes de fabrication de cette matiere et de ce filtre, et procede de filtration - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES MATIERES FILTRANTES. ELLE SE RAPPORTE A UNE MATIERE FILTRANTE DANS LAQUELLE DES MICROFIBRES MINERALES, PAR EXEMPLE DES MICROFIBRES DE VERRE SONT REVETUES D'UNE RESINE THERMODURCISSABLE CATIONIQUE NON COLLOIDALE ET HYDROSOLUBLE QUI EST APPLIQUEE EN DISPERSION SUR LES FIBRES ET QUI PRECIPITE SOUS L'ACTION D'UN AGENT PRECIPITANT. LA MATIERE PEUT ETRE MISE SOUS FORME D'UNE FEUILLE QUI EST SECHEE ET DURCIE. DE CETTE MANIERE, LA MATIERE FILTRANTE PEUT AVOIR UN POTENTIEL ZETA POSITIF EN MILIEU ALCALIN. LE DIAMETRE EFFICACE DES PORES DES FILTRES FORMES EST ALORS TRES FAIBLE. APPLICATION A LA FILTRATION DE L'EAU ET DES LIQUIDES BIOLOGIQUES.

Description

Lit présente invention concerne les matières filtran-

tes. Le rôle d'un filtre est l'extraction des matières particulaires en suspension et la transmission d'un fluide clarifié Un filtre peut assurer la clarification du fluide par différents mécanismes La matière particulaire peut être

retirée par tamisage mécanique, toutes les particules de di-

mension supérieure au diamètre des pores du filtre étant re-

tirées du fluide.

Un filtre peut aussi retirer la matière particulaire

en suspension par adsorption sur les surfaces de filtration.

L'extraction de la matière particulaire par ce mécanisme dé-

pendant des caractéristiques superficielles ( 1) de la rnti particulaire en suspension et ( 2) de la matière filtrante La plupart des matières solides en suspension qui sont couramment extraites par filtration sont chargées négativement dans des systèmes aqueux à proximité du p H neutre Cette caractéristique est connue depuis longtemps dans le traitement des eaux selon lequel des agents floculants cationiques, de charge opposée,

sont utilisés afin qu'ils améliorent les rendements de sédi-

mentation pendant la clarification de l'eau.

On utilise la théorie de la stabilité colloïdale

pour la prédiction de l'interaction des surfaces des parti-

cules chargées électrostatiquement Lorsque les charges d'une particule et de la surface d'une feuille de filtration ont le même signe et pour des potentiels zéta supérieurs à 20 m V environ, les forces de répulsion mutuelle sont suffisamment

intenses pour que la capture par adsorption soit impossible.

Lorsque les potentiels zéta des particules en suspension et

de la surface de filtration sont faibles ou, de façon avan-

tageuse, de signes opposés, les particules ont tendance à

adhérer à la surface des pores du filtre si bien que le ren-

dement de capture est élevé Ainsi, les membranes ou feuilles

de filtration ayant des potentiels zéta positifs peuvent ex-

traire des particules de dimension inférieure à celle des pores

du filtre, par capture électrostatique.

On a déjà essayé de modifier la charge de microfibres

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de verre ayant normalement un potentiel zéta négatif et de les transformer en matière filtrante à l'aide de fibres de cellulose Bien que ces feuilles de filtration contenant des microfibres de verre et à charge modifiée aient présenté d'excellentes caractéristiques de filtration, les feuilles

et leur procédé de préparation présentent certaines carac-

téristiques indésirables Les opérations de modification de charge de certains procédés utilisés ont mis en oeuvre une résine sous forme colloïdale L'utilisation d'une telle forme

de résine nécessite une préparation soignée et un vieillisse-

ment avant utilisation et peut présenter des difficultés dans l'obtention d'un traitement reproductible des microfibres de verre étant donné la variation de la dimension des particules colloïdales de la solution de traitement On suppose aussi que la modification de la charge à l'aide d'une résine sous forme colloïdale est autolimitatrice en ce sens que la quantité de résine qui peut se déposer sur les surfaces des microfibres de verre peut être limitée Ce comportement est du probablement à la nature du dépôt colloïdal qui peut cesser brusquement après

le recouvrement de la surface de verre par une monocouche col-

loïdale du fait de la répulsion mutuelle des particules collo-

ïdales. Les feuilles de filtration doivent non seulement posséder des caractéristiques de capture des particules mais

aussi doivent combiner une bonne résistance mécanique à l'ap-

titude à supporter des pressions différentielles élevées sans se rompre ou présenter une défaillance mécanique d'un autre type.

Les procédés connus de préparation de matières fil-

trantes contenant des microfibres de verre dont les charges superficielles sont modifiées ont utilisé des proportions importantes de fibres de cellulose auto-liantes formant un

liant pour les fibres de verre dont la charge est modifiée.

La présence de quantités importantes de ces fibres de grand

diamètre, apparemment nécessaires à l'obtention de la résis-

tance mécanique voulue, contribue à donner des caractéristiques indésirables à la feuille, car les capacités et rendements de

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capture électrostatique sont réduits et la répartition des

diamètres des pores est élargie dans ces matières filtrantes.

Les fibres cellulosiques sont creuses et ont tendance à

s'affaisser lors du séchage sous forme de structures rubanai-

res plates qui peuvent avoir une largeur atteignant environ à 100 microns En conséquence, l'écoulement des liquides est gêné, si bien que, en pratique, l'utilisation des feuilles

de filtration contenant de telles fibres en quantité suffi-

sante pour que les caractéristiques mécaniques soient bonnes

est limitée à des filtres relativement très grossiers, c'est-

à-dire correspondant à des pores de dimension absolue supé-

rieure à 10 microns.

On connaît aussi au moins un procédé de préparation de matières filtrantes à base de microfibres de verre comprenant

un traitement en deux étapes avec deux résines différentes.

Même dans ce cas, des fibres à base cellulosique sont incorpo-

rées à la matière filtrante si bien que les problèmes posés par

l'utilisation de ces fibres se posent toujours.

Le problème résolu selon l'invention est celui de la

préparation et de l'utilisation de matières filtrantes con-

tenant des microfibres minérales dont la charge est modifiée, notamment de feuilles de filtration, réduisant notablement les

caractéristiques indésirables indiquées précédemment.

Selon l'invention, ce problème est résolu par mélange de microfibres minérales ayant normalement un potentiel zéta négatif à une solution aqueuse d'un polymère ou d'une résine d'un liant thermodurcissable, cationique, non colloïdal et hydrosoluble, afin que l'ensemble forme une dispersion de

microfibres, et l'addition d'un agent précipitant à cette dis-

persion afin que le polymère ou la résine du liant précipite et

revête les microfibres.

Les microfibres revêtues résultantes ont un potentiel zéta positif en milieu alcalin, c'est-à-dire à un p H dépassant 7, et on peut les utiliser en dispersion ou en suspension comme adjuvant de filtration De préférence, les microfibres revêtues

forment une feuille de filtration qui est alors séchée et durcie.

Les feuilles produites selon l'invention ont des dimensions de

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pores qui varient peu et qui sont aussi faibles que 0,5 mi-

cron, avec une excellente résistance mécanique et un potentiel zéta positif en milieu alcalin Grâce à ce potentiel zéta

positif, ces matières ont aussi un rendement accru d'extrac-

tion des particules et conviennent à des applications nécessi- tant une extraction très poussée de fines particules, notamment

de bactéries et d'endotoxines.

Un produit avantageux obtenu par mise en oeuvre du

procédé selon l'invention est une feuille de filtration compre-

nant des microfibres de verre revêtues d'une résine de polyamine

et d'épichlorhydrine connue sous la désignation "R 4308 " par pré-

cipitation de la résine d'une solution aqueuse à l'aide d'un

agent précipitant anionique "Nalcolyte 7763 ".

La figure unique du dessin annexé est un graphique représentant la variation du potentiel zéta en fonction du p H (a) dans le cas d'une feuille de filtration préparée par le procédé de l'invention, à un p H de 9 environ, correspondant à l'exemple 20, et (b) dans le cas d'une feuille de filtration

connue considérée comme "témoin" dans l'exemple 20.

La description qui précède porte sur un procédé de

préparation d'éléments de filtration selon l'invention et les

feuilles de filtration préparées par ce procédé ont un poten-

tiel zéta positif dans une large plage de p H allant d'environ

3 à 10.

Le produit obtenu après l'addition de l'agent pré-

cipitant, c'est-à-dire une dispersion ou une suspension de microfibres revêtues en présence d'un milieu aqueux, peut lui-même être utilisé comme adjuvant de filtration, par exemple comme précouche d'un filtre Cependant, la dispersion des microfibres est en général utilisée pour la formation d'une

feuille de filtration.

Les feuilles de filtration à microfibres minérales

selon l'invention ont d'excellentes caractéristiques d'ex-

traction des particules, bactéries et endotoxines en suspension,

dans des applications de filtration de systèmes aqueux, notam-

ment de produits pharmaceutiques, dans la purification de l'eau, de produits alimentaires liquides et analogues, à l'aide

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de résines cationiques formant des liants thermodurcissables pour la modification des microfibres qui forment la feuille

de filtration.

Les caractéristiques avantageuses sont obtenues de manière surprenante par utilisation d'une résine thermodur- cissable cationique non colloïdale et hydrosoluble qui donne une excellente résistance mécanique et une excellente stabilité à la feuille de filtration même lors de l'utilisation de petites quantités de liant résineux selon l'invention La quantité de résine cationique du liant thermodurcissable déposé sur les microfibres à partir des solutions aqueuses peut etre réglée

efficacement par addition contrôlée de certains agents précipi-

tants polymères.

% en poids environ au maximum de résine (par rap- port au poids des microfibres) sont par exemple nécessaires à

l'obtention de résistance mécanique égale à celle qu'on ob-

tient avec des quantités beaucoup plus grandes d'autres ré-

sines, notamment de résines anioniques On pense que ce coi-

portement est dû à l'uniformité et à la continuité du re-

vêtement de résine formé sur les microfibres Ainsi, les

feuilles de filtration formées par le procédé selon l'in-

vention ne nécessitent pas l'utilisation de liants mécaniques d'armature tels que des fibres de cellulose qui ont tendance à réduire notablement les caractéristiques des filtres obtenus, notamment ( 1) par augmentation importante de la perte de charge du filtre propre et ( 2) par fermeture de régions du filtre qui seraient par ailleurs disponibles pour l'écoulement d'un fluide, avec réduction de la capacité du filtre à collecter des quantités importantes de matières solides d'impureté, la durée d'utilisation étant ainsi raccourcie Les dimensions réelles des pores peuvent être comprises entre environ 0,5 et 50 microns, et elles sont de préférence inférieures à

microns On peut obtenir des dimensions efficaces d'ex-

traction de particules nettement inférieures à la dimension

réelle des pores.

De nombreux polymères ou de nombreuses résines

formant des liants sont disponibles auprès de divers fabri-

cants et on les a utilisés de façon très importante dans la

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fabrication du papier comme adjuvant augmentant la résistance mécanique à l'état humide Les caractéristiques générales et applications de ces matières ont été décrites par exemple dans les ouvrages Amino Resins, de J J Blair, Rheinhold Publishing Company, New-York, 1959, Wet Strength in Paper and Paper Board, Tappi Monograph Series no 29, 1965, et Polymeric Amines

and Ammonium Salts, de E J Goethals, Pergamon Press, New-

York, 1980 Les résines hydrosolubles à base d'époxyde sont préférables Des polymères cationiques thermodurcissables et

hydrosolubles de type époxyde qui conviennent et qui sont dis-

ponibles dans le commerce sont notamment les résines de poly-

amido-polyaminor-épichlorhydrine et les résines de polyamine-

épichlorhydrine. Les résines utilisées comme liants doivent pouvoir former des solutions véritables dans l'eau, lorsqu'elles ne sont pas polymérisées A cet égard, la catégorie de polymères ou de résines du liant qui est utile est celle des produits hydrosolubles et non colloïdaux Ces expressions indiquent que, lors di traitement des microfibres minérales pour la formation des feuilles de filtration, les microfibres sont traitées par une solution du polymère ou de la résine de liant dans un état non colloïdal Elle n'indique pas que le polymère ou la

résine ne peut pas former un colloïde dans les conditions con-

venables, mais qu'il s'agit d'une forme indésirable du poly-

mère ou de la résine dans le cadre de l'invention.

Une seconde caractéristique avantageuse est que le polymère ou la résine doit pouvoir polymériser à l'état réticulé par un processus simple de transformation ne nécessitant rien

de plus qu'un certain temps et un certain chauffage, éventuel-

lement en présence d'un catalyseur.

Une autre caractéristique souhaitable des résines formant les liants est la présence d'une proportion importante

de charges cationiques puisque ces charges assurent la forma-

tion de membranes de filtration ayant les propriétés les plus

avantageuses En outre, la charge cationique ne doit pas sim-

plement être due à une protonation La charge doit plutôt être due à des groupes d'ammonium quaternarisés dont le caractère

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cationique ne dépend pas du p H. Une autre caractéristique souhaitable de la résine du liant est une insensibilité relative au gonflement par l'eau Les polymères qui gonflent en présenced'eau perdent leur résistance mécanique lorsqu'ils gonflent La réticulation d'un polymère réduit la susceptibilité au gonflement et l'intégrité mécanique des structures formées avec le polymère augmente de

façon corespondante.

Des polymères ou résines particulièrement avanta-

geux sont ceux qui contiennent un nombre important de groupes

ammonium quaternaire, dérivés de toute amine aliphatique con-

venabble qui a subi un traitement complet de quaternisation.

De telles résines forment des membranes ou des feuilles de filtration qui ont une charge cationique élevée et qui, de manière surprenante, présentent une excellente extraction des

particules des fluides aqueux sur une large plage de p H com-

prise entre 3 et 10 environ, étant donné leur potentiel zéta

positif dans cette plage, cette propriété étant une caractéris-

tique souhaitable des feuilles de filtration préparées par mise en oeuvre du procédé selon l'invention, à l'aide des résines

avantageuses utilisées selon l'invention.

Les résines ou polymères thermodurcissables cationi-

ques non colloïdaux et hydrosolubles qui peuvent être utili-

sés pour la préparation des membranes selon l'invention com-

prennent notamment ceux qui sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 2 926 154, 3 332 901, 3 224 986 et 3 855 158 Des résines thermodurcissables cationiques, non colloïdales, hydrosolubles et disponibles dans le commerce du type polyamido/polyamino-épichlorhydrine qui sont avantageuses sont les résines "Kymene 557 " et "Polycup" de Hercules Incorporated. Des résines particulièrement avantageuses sont les résines de pclyamine-épichlorhydrine qui contiennent des groupes ammonium quaternaire Des résines de ce type sont préparées par réaction de polyamines avec l'épichlorhydrine et elles diffèrent

à plusieurs égards des résines de polyamido-polyamino-épichlorhy-

drine Elles ne contiennent pas de liaisons amide dans leur

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composition mais, contrairement aux résines du commerce du type polyamido/polyamino-épichlorhydrine, elles tirent leur

caractère cationique important de la présence des groupes am-

monium quaternaire Des compositions de ce type disponibles dans le commerce sont préparées par réaction d'épichlorhydrine

avec des produits de condensation de dichloréthylène Des com-

positionsde ce type sont décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 885 188 et sont disponibles par exemple sous la dénomination "Santo-res 31 " auprès de Monsanto Inc. Une autre forme de cette résine de liant est préparée par réaction d'épichlorhydrine avec une polydiallylméthylamine formant une résine d'ammonium quaternaire à groupes fonctionnels époxy Des compositions de ce type sont décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 700 623 et sont par exemple du type de la résine "R 4308 " de Hercules Inc. Ces deux catégories avantageuses de résines sont de type thermodurcissable, cationique et à groupes fonctionnels époxy, ayant un caractère cationique accentué dû à des groupes ammonium quaternaire et ayant un potentiel zéta positif à un

p H alcalin.

De nombreux polymères et résines nécessitent une activation Les groupes époxy sont rendus chimiquement inactifs

afin que les résines ne subissent pas une réticulation préma-

turée lorsqu'elles doivent être conservées pendant longtemps

ou lorsqu'elles doivent présenter une bonne stabilité au sto-

ckage Ainsi, avant utilisation de ces résines, ces dernières sont activées à l'état thermodurcissable réactif par régénération

des groupes époxy Une activation comprend par exemple l'addi-

tion d'une quantité suffisante d'une solution basique aqueuse à une solution de la résine inactive afin que la chlorhydrine inactive soit transformée chimiquement en forme époxy permettant

la réticulation La quantité de base aqueuse exprimée en par-

ties en poids par rapport à la résine varie avec le produit et est spécifiée par le fabricant Le processus d'activation est efficace et l'activation complète est réalisée en général en min environ, la solution de résine pouvant alors être utilisée.

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Les membranes ou feuilles de filtration de micro-

fibres minérales peuvent être préparées à partir de toute matière de filtration microfibreuse minérale connue des hommes du métier Des matières avantageuses sont les microfibres de verre et de titanate qui ont un diamètre moyen de fibre com- pris entre environ 0,1 et 10 microns, bien que des fibres qui se trouvent en dehors de cette plage puissent aussi être utilisées Le rapport de la longueur moyenne au diamètre des microfibres de verre est en général compris entre 500 et 1000 Des microfibres de verre de ce type sont disponibles auprès de fabricants tels que PPG Industries, Johns-Mansville

Inc et Owens-Corning Fiberglass Corporation, ainsi que d'au-

tres Des fibres de titanate sont disponibles auprès de Otsuka Chemical Company, Ltd (Japon) et E I Du Pont de Nemours

and Company.

Grâce à l'utilisation de l'agent précipitant, la quantité de résine cationique du liant, déposée sur la surface des microfibres, peut varier sur une large plage, d'une manière

réglée, si bien que les feuilles de filtration ou autres élé-

ments de microfibres formés sont cohérents et possèdent une excellente résistance mécanique Les feuilles de filtration formées de microfibres présentent de façon imprévue une charge cationique élevée sur une large plage de teneurs en résine et présentent un excellent rendement d'extraction par effet

électrostatique.

La formation de la feuille peut comprendre la mise en oeuvre d'une technique classique, par exemple la formation d'une couche ou d'un feutre de la dispersion sur une surface perforée, l'enlèvement d'eau de la couche ou du feutre par application de vide à travers la surface perforée, puis par séchage de la couche ou du feutre et par polymérisation du polymère ou de la résine du liant afin que la feuille terminée

de filtration soit formée.

Bien que la première étape du procédé puime être

mise en oeuvre par mélange de microfibres sèches et d'une solu-

tion aqueuse du polymèreou de la résine afin qu'une dispersion se forme, il est préférable que la solution aqueuse de la résine

ou du polymère soit ajoutée à une première dispersion des micro-

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fibres dans l'eau, avec formation d'une seconde dispersion

qui contient à la fois les microfibres et la résine dans l'eau.

Il et aussi souhaitable que le p H du mélange résultant soit

réglé à une valeur alcaline supérieure à 7, de préférence com-

prise entre environ 8 et 10 Dans une variante, le p H de la dispersion peut être réglé avant mélange à la solution de

résine de liant.

Divers agents précipitants, aussi bien anioniques que non ioniques, conviennent en pratique Les agents précipitants doivent être hydrosolubles ou au moins dispersables dans l'eau, et doivent pouvoir faire précipiter la résine cationique du

liant de la solution aqueuse Des agents précipitants synthéti-

ques hydrosolubles ou qui peuvent être dispersés dans l'eau et qui sont tirés des polymères naturels ou synthétiques sont préférables Ces agents sont disponibles auprès de nombreux fabricants et leurs propriétés et composition sont décrites par exemple dans les articles Index of Commercial Flocculants de H A Hamza et J L Picard, 1974 Canmet Report 7778, Canada

Centre for Mineral and Energy Technology, Canada, 1975, et Ind.

Min J (numéro spécial) de R D Booth, J E Carpenter et

H Hartjens, 335, 1957 La précipitation de la résine cationi-

que et des microfibres en suspension, par addition de polymères de poids moléculaire élevé contenant des charges anioniques,

est particulièrement efficace.

La combinaison, dans un milieu aqueux, des micro-

fibres, de la résine et de l'agent précipitant doit former un système stable Ainsi, la combinaison ne doit pas former

un produit très floculé lors de l'addition de l'agent préci-

pitant sur le système aqueux formé par les microfibres et la résine En outre, il est avantageux que, si la combinaison repose pendant un certain temps, la floculation soit limitée

et le système doit pouvoir être facilement redispersé par sim-

ple agitation, lorsque les microfibres présentent une flo-

culation après un certain repos.

On considère que l'addition d'un agent précipitant.

anionique soluble ou dispersable dans l'eau à une solution d'une résine cationique du liant, dans les conditions indiquées dans le présent mémoire, provoque la formation d'une forme précipitée de la résine cationique qui adhère efficacement aux microfibres en suspension L'interaction de la résine ou du

polymère avec l'agent précipitant peut provoquer la précipi-

tation de cet agent précipitant avec la résine Il faut donc noter que la composition du revêtement des fibres peut contenir

une proportion d'agent précipitant.

On considère aussi que la possibilité remarquable du réglage de la quantité de résine cationique déposée sur les microfibres dispersées par le procédé de précipitation peut être due en partie aux interactions favorables, dues au potentiel zéta, entre le précipité de résine cationique et la surface des microfibres On sait que ces interactions sont complexes

et divers autres mécanismes tels que des liaisons électrostati-

ques, des liaisons hydrogène ou d'autres interactions physico-

chimiques, peuvent être responsables en totalité ou en partie

des résultats très avantageux obtenus.

Comme les agents précipitants anioniques utilisés contiennent des groupes acides ionisables carboxyle ou autres,

leur rendement de précipitation dépend du p H Ainsi, la pré-

paration des microfibres revêtues de résine utilisé pour la formation des membranes ou feuilles de filtration est exécutée le plus efficacement à un p H tel que les groupes anioniques sont ionisés pratiquement en totalité et donnent le meilleur rendement de précipitation On détermine que l'exécution de la précipitation dans les conditions alcalines donne les résultats les plus satisfaisants Un p H alcalin, avantageusement compris entre environ 8 et 10, donne un rendement optimal avec les agents

précipitants anioniques qui sont les plus avantageux.

Les agents précipitants les plus avantageux peuvent être choisis dans un groupe de polymères synthétiques solubles ou dispersables dans l'eau, contenant un groupe anionique tel qu'un carboxylate-ou un sulfonate Les polymères contenant

un groupe carboxylate tels que les copolymères d'acide acry-

lique, sont particulièrement avantageux étant donné leur effi-

cacité, leur grande disponibilité et leur faible coût Les agents précipitants convenables sont des agents anioniques tels que "Hercofloc" de Hercules Inc, "Purifloc" de Dow Chemical Corp et les agents floculants anioniques "Nalcolyte" de Nalco Chemical Company Les agents précipitants du commerce qui conviennent sont notamment les agents "Nalcolyte" 7763, 7766 et 7173, "Product 18, 127-7 " (Aldrich Chemical Company) et "Carboset" 531 de B F Goodrich Company Les agents "Nalcolyte" 7766 et 7173 sont des copolymères d'acrylamide et d'acrylate de sodium de poids moléculaire élevé (supérieur à 1 million) L'agent "Nalcolyte" 7763 est un copolymère obtenu par réaction d'environ 35 % d'acide acrylique et d'environ 65 % d'acrylamide, ayant un poids moléculaire compris entre environ 5 et 10 millions Les structures générales de ces matières sont indiquées dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 549 527, 3 617 542 et 3 673 083 Il s'agit

d'agents floculants ioniques, le caractère ionique étant dé-

terminé par la proportion relative d'acrylate de sodium dans le

polymère On les prépare par hydrolyse contrôlée de polyacryla-

mide en polyacrylamide-co-acrylate ainsi que par copolymérisa-

tion directe d'acrylamide avec de l'acrylate de sodium L'agent

"Product 18-127-7 " est un polyacrylamide ayant un poids molé-

culaire compris entre 5 et 6 millions L'agent "Carboset" 531 est une résine acrylique thermodurcissable autocatalysée

et hydrosoluble ayant un poids moléculaire d'environ 1 mil-

lion On pense qu'elle contient des groupes N-méthylolacryla-

mide et des groupes acide acrylique permettant la réticulation.

La procédure la plus avantageuse pour la prépara-

tion des membranes de filtration selon l'invention est la suivante Des microfibres sont dispersées dans l'eau, par un dispositif bien connu des hommes du métier, par exemple un mélangeur à rendement élevé tel qu'un mélangeur "Cowles" Le p H de la suspension est réglé dans la plage avantageuse voulue comprise entre 8 et 10 par addition de base, par exemple d'une solution aqueuse caustique, ou d'un acide tel que l'acide

citrique, en quantité convenable La quantité voulue de poly-

mère ou de résine thermodurcissable cationique en solution aqueuse est alors ajoutée, avec agitation suffisante pour que la dispersion des microfibres reste homogène Une solution aqueuse est alors ajoutée Une solution ou dispersion aqueuse

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de l'agent précipitant anionique est alors ajoutée sous agi-

tation vigoureuse de la dispersion des mnicrofibres.

Après la fin de ces opérations, la dispersion des microfibres revêtues de résine peut être transformée en une membrane ou feuille de filtration contenant les microfibres, par des procédés connus des hommes du métier, par exemple à l'aide d'une toile de mise en forme du type Fourdrinier ouanalogue Une bonne feuille de filtration peut être préparée par disposition d'une feuille poreuse, par exemple d'un feutre polyester, sur un support formé d'une toile de fils d'acier, au-dessus d'une partie de cylindre d'acier, et par disposition de la dispersion des microfibres revêtues sur le feutre (un tronçon de cylindre d'acier à extrémités ouvertes étant en

appui à la partie supérieure du feutre afin qu'il empêche l'é-

coulement de la dispersion), de manière qu'un feutre ou une couche très humide des microfibres revêtues soit formé Une dépression est alors appliquée à travers le feutre à l'aide d'une pompe à vide reliée au tronçon inférieur de cylindre

* d'acier afin que l'eau de la dispersion des microfibres re-

vêtues soit retirée On utilise cette technique pour la for-

mation des feuilles de filtration décrites dans les exemples.

Après la formation, la matière filtrante est séchée, et elle peut subir ensuite un durcissement, de préférence à température

élevée, afin que la résine cationique subisse une réticula-

tion et forme une feuille ou membrane cohérente et robuste

de filtration selon l'invention Le séchage et le durcisse-

ment peuvent être simultanés car, pendant le séchage, un cer-

tain durcissement peut apparaître.

Les microfibres de verre ou d'une autre matière sont avantageusement dispersées dans l'eau afin qu'elles forment une suspension homogène, à une concentration comprise entre

environ 2 et 50 g/l, de préférence entre environ 2 et 10 g/l.

La concentration réelle des microfibres peut varier sur une large plage dans la mesure o une agitation mécanique provoque une dispersion homogène Une concentration trop faible rend évidemment le procédé coûteux d'une manière superflue alors qu'une concentration trop élevée rend difficiles les tentatives

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de-dispersion des microfibres.

La résine cationique du liant est de préférence

ajoutée à la dispersion des microfibres sous forme d'une so-

lution aqueuse en quantité telle que le poids total des ma-

tières solides de la résine cationique, par rapport au poids total des microfibres, est compris entre environ 1 et 40 % en poids, c'est-à-dire que le rapport pondérai de la résine aux microfibres est compris entre 1/100 et 40/100 environ, le poids total étant de préférence compris entre environ 5 et 30 % en poids, le rapport pondérai étant ainsi avantageusement compris entre 5/100 et 30/100 environ La résine du liant est de préférence ajoutée aux microfibres sous forme d'une solution aqueuse contenant 1 à 10 % en poids et de préférence 5 % en

poids environ.

La quantité d'agent précipitant nécessaire pour la précipitation du polymère ou de la résine cationique sur les surfaces des microfibres peut varier entre 1 et 100 % en poids (poids à sec de l'agent précipitant par rapport au poids à sec

de la résine cationique présente dans la dispersion des micro-

fibres) La proportion ajoutée varie avec la nature particu-

lière de la combinaison de résine cationique et d'agent anio-

nique précipitant Cependant, la proportion pondérale rela-

tive de l'agent précipitant anionique est de préférence in-

férieure à celle de la résine thermodurcissable cationique afin que les membranes ou feuilles de filtration selon l'invention

aient toutes les propriétés souhaitables.

Le rapport pondérai le plus avantageux de la résine du liant à l'agent précipitant est compris entre environ 50/1

et 1/1, lors de la préparation de membranes ou feuilles micro-

poreuses de filtration contenant la résine cationique du liant le plus avantageux "R-4308 " et l'agent précipitant le plus

avantageux "Nalcolyte" 7763 La plage particulièrement avanta-

geuse pour cette combinaison de résine et d'agent est comprise

entre environ 10/1 et 1/1.

On constate qu'on obtient les meilleurs résultats par addition de l'agent précipitant sous forme d'une dispersion ou d'une solution aqueuse diluée Les dispersions ou solutions

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aqueuses de l'agent précipitant, au-delà de 4 % en poids environ, sont indésirables puisque le débit ajouté est excessivement faible et les membranes formées ont tendance à avoir une mauvaise homogénéité Les concentrations d'agent précipitant en dispersion ou solution aqueuse sont de pré- férence comprises entre environ 0,01 et 1 % en poids; une concentration d'environ 0,16 % en poids est particulièrement avantageuse.

Le processus de précipitation est manifestement com-

plexe et n'est pas parfaitement compris, et les conditions

optimales sont déterminées de préférence d'une manière empi-

rique Ainsi, les vitesses d'addition de l'agent précipitant et les conditions de mélange de la dispersion des microfibres permettant la formation des membranes selon l'invention sont

optimisées individuellement d'une manière empirique Cepen-

dant, on constate qu'il faut en général que les vitesses

d'addition de la solution d'agent précipitant soient suffi-

samment faibles et que l'agitation de la dispersion de micro-

fibres soit suffisamment vigoureuse pour que les caractéristiques de la dispersion ne diminuent pas ou que les microfibres ne

s'agrègent pas, car ces effets réduisent la résistance mé-

canique de la feuille de filtration formée et réduisent le

rendement d'extraction des particules Le débit optimal d'in-

troduction (permettant une réduction au minimum du temps de fabrication) peut être déterminé par observation de la qualité

de la dispersion des microfibres et par utilisation de la vi-

tesse maximale d'addition de matière de précipitation afin

que la qualité de la dispersion des fibres ne soit pas per-

turbée, c'est-à-dire que la matière ne flocule pas.

Les microfibres revêtues de la résine cationique et dispersées dans la solution aqueuse peuvent être utilisées sous forme d'une suspension ou d'une dispersion constituant un adjuvant de filtration, soit sous forme d'une précouche, soit sous forme d'une précouche et d'une matière mélangée à la masse du liquide à filtrer De préférence, les microfibres sont mises sous forme de feuilles de filtration par mise en oeuvre de procédés bien connus Un exemple est la technique

15063

décrite précédemment, utilisée pour la préparation des feuilles

des exemples Une variante met en oeuvreun appareil Fourdrinier.

Dans les produits finis, le revêtement constitue environ 1 à % en poids (par rapport au poids des microfibres) et de préférence environ 5 à 30 % en poids. Après séchage, les feuilles formées sont durcies afin que la résine du liant forme un polymère réticulé, insoluble et robuste mécaniquement, formant des liaisons robustes entre

les microfibres Le durcissement peut être réalisé à tempé-

rature ambiante pendant une période suffisamment longue Ce-

pendant, il peut aussi être réalisé à température élevée, entre et 2000 C, pendant un temps compris entre plusieurs jours et quelques minutes Les temps de durcissement inférieurs à 1 h à une température d'environ 75 à 1250 C, sont en général

avantageux.

Les feuilles de filtration ont par exemple une ré-

sistance à la traction à sec comprise entre environ 70 et 500 N/m Elles peuvent évidemment être utilisées sous forme

de feuilles planes plates Elles peuvent aussi être mises mé-

caniquement sous forme d'un accordéon et placées dans des structures d'éléments de filtration du type bien connu dans l'industrie. Les feuilles de filtration peuvent aussi être fixées à un support ou substrat poreux augmentant la résistance mécanique nécessaire dans certaines applications Dans ce cas, la dispersion des microfibres revêtues de résine et de l'agent

précipitant peut être mise sous forme d'une feuille de fil-

tration par dépôt direct sur une feuille de substrat qui a été préalablement traitée par une résine adhésive précipitée assurant l'adhérence intime de la feuille de filtration formée

in situ à la feuille du substrat, après séchage et durcissement.

Des substrats qui conviennent à des feuilles de filtration sont des feuilles fibreuses continues non étanches formées par exemple de fibres de cellulose (papier), d'un tissu de-fibres de verre, et d'étoffes et tissus de filaments polymères Des feuilles avantageuses sont formées par tissage ou aiguilletage de filaments de polyester, de polypropylène,

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de polyamide ou d'autres résines synthétiques thermoplastiques.

Des feuilles polyester non tissées mais aiguilletées, ayant une masse comprise entre environ 3 et 300 g/m, vendues par

Du Pont sous la marque de fabrique "Reemay" sont particulière-

ment avantageuses dans le cadre de l'invention. Lors de la préparation de la feuille de substrat, celle-ci est d'abord traitée par une solution aqueuse d'une résine adhésive compatible avec le revêtement de résine du liant des microfibres puis par une solution ou dispersion

aqueuse de l'agent précipitant Ce dernier provoque la pré-

cipitation de la résine adhésive et le revêtement des fibres de la feuille du substrat, si bien que l'adhérence de la feuille de filtration formée de microfibres minérales déposées

ultérieurement est excellente.

La résine adhésive et l'agent précipitant utilisés pour le traitement de la feuille du substrat sont de préférence identiques à ceux qui sont utilisés pour le revêtement des microfibres Cependant, la seule propriété nécessaire pour la sélection de la résine du liant est qu'elle est compatible à la résine du liant des microfibres et qu'elle donne une bonne adhérence entre la feuille de filtration et la feuille

du substrat.

Le traitement de la feuille est de préférence réalisé par application initiale à la feuille d'une solution aqueuse d'une résine adhésive, à une concentration comprise entre environ 1 et 10 % en poids, de préférence entre environ 2 et % en poids La résine du liant est alors précipitée sur les

fibres de la feuille par application à la feuille d'une dis-

persion ou solution aqueuse de l'agent précipitant, de pré-

férence 'Nalcolyte" 7763 ou "Carboset" 531, à une concen-

tration pondérale comprise entre environ 0,01 et 5 % en poids, l'agent étant introduit dans le liant fibreux de la feuille du substrat afin qu'il-se mélange à la résine adhésive La concentration de l'agent précipitant est avantageusement comprise entre 0,1 et 3 % en poids Le volume total des solutions de traitement (résine et agent précipitant) est compris entre 108 et 538 (environ 110 à 540) cm 3/m 2 de la

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feuille du substrat.

L'application de la solution de résine sur-la feuille du substrat peut être réalisée par immersion, par transfert ou suivant d'autres procédés connus Dans un mode b de réalisation avantageux, une épaisseur d'un revêtement formé par transfert comprise entre 0,013 et 0,025 cm est avantageuse à la fois pour la solution de résine adhésive

et pour la solution d'agent précipitant La feuille du sub-

strat traitée par la résine adhési Ve est alors placée sur un appareil convenable qui permet le dépôt, à la surface de cette feuille, d'une suspension aqueuse contenant des microfibres minérales traitées, l'eau de cette suspensicn pouvant être

aspirée à travers la feuille du substrat si bien que les micro-

fibres forment la feuille de filtration en contact intime avec le substrat La feuille formée de filtration placée sur le

substrat est alors séchée et durcie.

Les feuilles de filtration portées par un substrat sont sous forme d'un filtre intimement lié au substrat,

possédant d'excellentes propriétés de rigidité et de résis-

tance mécanique De telles feuilles sont surtout utiles dans

la filtration qui excerce des pressions différentielles im-

portantes et qui nécessitent des membranes résistant à la fracture De telles feuilles peuvent en outre être facilement mises sous forme d'éléments de filtration par les procédés connus Une autre technique est la formation de la feuille sous forme d'une entité séparée, puis sa fixation à une feuille

de substrat, à l'aide d'une résine adhésive compatible.

La résistance mécanique élevée, la faible concen-

tration de résine nécessaire, la faible dimension des pores et la faible dispersion de la dimension des pores ainsi que les excellents rendements d'extraction de particules des membranes selon l'invention constituent des perfectionnements

importants par rapport aux membranes connues Ces caractéris-

tiques sont indiquées dans les exemples qui suivent.

Détermination des propriétés des membranes ou feuilles de

filtration des exemples.

(a) résistance à la traction On mesure la résistance à la traction sur un appareil universel modèle 1130 de Instron Universal Testing Instrument,

suivant la méthode de la norme ASTM D 882.

(b) potentiel zéta On calcule les potentiels zéta des feuilles de filtration formées de microfibres à partir des mesures des potentiels de courant formés par circulation d'une solution à 0,001 % en poids de K Cl dans de l'eau distillée, à travers plusieurs couches de la membrane fixées dans un support de la membrane ou de la feuille Le potentiel zéta est une mesure de la charge électrostatique immobile résultante à la surface d'une membrane exposée à un fluide Elle est reliée au potentiel

de courant créé lorsque le fluide s'écoule à travers la mem-

brane, d'après la formule indiquée dans l'article de J T. Davis et ai, Interfacial Phenomena, Academic Press, New-York, 1963 et qui est la suivante E potentiel zéta (m VI = ___ dans laquelle Y est la viscosité de la solution qui s'écoule, D la constante diélectrique de la solution, AX sa conductivité, Es le potentiel de courant, et P la perte de charge dans la

membrane, pendant la période de circulation.

Dans l'équation suivante, P est la perte de charge dans la membrane pendant la période de circulation et la quantité 41 M/D est une constante, si bien que le potentiel zéta peut être exprimé sous la forme: 14,43 x E (volt) \(>mho/cm) potentiel zéta (m V) = P (bar) (c) rendement d'extraction de particules en solution aqueuse

Une procédure de détermination des taux d'extrac-

tion par filtration, lors du traitement de solutions aqueuses,

est l'essai de détermination de caractéristiques de filtra-

tion OSU F-2 (Oklahoma State University), qui est accepté de façon générale dans diverses industries L'appareil utilisé est un compteur automatique de particules de type PC-320

15063

disponible auprès de Hiac-Royco Instruments, Menlo Park, Californie Ce dispositif a un détecteur CMB-60 placé en amont, et un détecteur CM-60 placé en aval, et il permet l'étude rapide des membranes avec une suspension aqueuse dune poussière siliceuse d'essai ayant une plage de diamètres particulaires comprise entre 0,1 et 40 microns L'appareil a deux jeux de compteurs de particules à six canaux, qui peuvent

être réglés à toute plage prédéterminée de diamètres de parti-

cules et qui enregistrent automatiquement les concentrations des particules dans le courant incident et dans le courant

effluent du filtre Cet appareil enregistre aussi automati-

quement le rapport béta (A) qui est le rapport du nombre des particules indicentes au nombre des particules effluentes à chacun des six diamètres particulaires choisis Ce rapport est relié au rendement d'extraction particulaire exprimé en pourcentage d'extraction par la relation extraction % = x 100 (d) Réduction du titre bactérien La membrane ou feuille de filtration subissant

les essais est montée dans un support stérile ayant un dia-

mètre de 14,2 cm et une surface efficace de filtration de

92,9 cm L'appareil monté subit une stérilisation par rem-

plissage à l'alcool et par repos d'environ 15 min,-puis par lavage avec 2 1 environ d'eau désionisée stérile destinée à retirer l'alcool On prépare une suspension de Pseudomonas diminuta (Ps d) (ATCC 19146) ou Serratia marcescens (SM) (ATCC 14756) dans une bombe, dans de l'eau désionisée stérile, à des concentrations de 103 a 107 bactéries par cm 3 Les suspensions bactériennes aqueuses traversent la membrane avec un débit d'environ 100 cm 3/min et les effluents sont collectés à des niveaux de réaction croissant dix fois La concentration

bactérienne des fractions effluentes est déterminée par cir-

culation des dilutions convenables dans des membranes d'analyse

-stérile de 0,2 micron et par culture sur de la gélose Mueller-

Hinton (BBL) pendant 48 h (Ps d) et pendant 24 h (SM) à 32 *C.

La réduction du titre, sous forme du rapport du nombre de bactéries à l'entrée au nombre de bactéries à la sortie, est

alors calculée.

(e) réduction du titre d'endotoxines On humidifie préalablement la membrane ou feuille de filtration formée de microfibres à l'aide d'isopropanol et on la place dans un support dépyrogéné de 47 mm de diamètre ayant une surface efficace de filtration de 9,29 cm 2 On fait circuler 50 cm 3 environ d'eau dépourvue de matière pyrogénique dans l'ensemble et on collecte les trois ou quatre derniers cm 3 comme témoin négatif du système On fait alors circuler de l'endotoxine purifiée E Coli ( 0,55 B 5) à une concentration d'environ 1 ng/cm 3 à travers la membrane d'essai avec un débit

3 3

d'environ 5 cm /min, jusqu'à un volume total de 10 cm On

répète les réactions en série sur 10 cm 3 avec des concentra-

tions d'endotoxine croissant 10 fois jusqu'à une concentration maximale de 100 ng/cm On collecte les trois ou quatre derniers cm 3 de l'effluent pour chaque concentration et on

détermine la concentration d'endotoxine On détermine la con-

centration d'endotoxine des échantillons introduits et effluents par le test de Lysat de Limulus Amaebocyte, selon la méthode d'essai des endotoxines bactériennes U S P. (f) revêtement de la membrane

Comme les membranes de filtration formées des micro-

fibres des exemples ne contiennent que la matière filtrante formée des microfibres et la matière de revêtement, la quantité

de cette matière de revêtement est déterminée par une opé-

ration simple Des échantillons de dimension convenable des

membranes sont pesés avec soin puis soumis à une flamme oxy-

dante à température élevée telle qu'un bec bunsen pendant un temps qui suffit pour que tout le revêtement soit retiré par

transformation en constituants gazeux Les constituants res-

tants de la membrane, bien qu'ils soient très fragiles, sont alors pesés avec soin et la réduction en poids due à la perte de la matière du revêtement, est déterminée Ce procédé est utilisé pour l'établissement de la quantité de revêtement

dans toutes les membranes des exemples qui suivent.

(g) extraction de particules de latex On prépare des suspensions monodispersées de latex

15063

de polystyrène ayant des dimensions particulaires bien carac-

térisées (disponible auprès de Dow Diagnostics Inc) en solu-

tion d'environ 0,1 % en poids dans de l'eau désionisée con-

tenant 0,1 % de "Triton" X-100 (produit d'addition de nonyl-

phénol avec environ 10 moles d'oxyde d'éthylène) Les suspensions de latex sont obligées de circuler à travers les membranes dans un support convenable et l'effluent est transmis dans une cellule optique à circulation d'un photomètre à dispersion (du type 2000 D disponible auprès de Phoenix Precision Instrument Inc) Le signal de dispersion d'un faisceau de lumière à 537 nm, mesuré à 900, est transformé en une concentration en perles de latex par une corrélation entre la concentration et l'intensité de dispersion, déterminée empiriquement, pour chaque dimension de latex Les capacités

en perles de latex sont déterminées d'après les rendements me-

surés et le volume total des perles de latex présentes.

Procédé général de préparation des membranes ou feuilles de filtration des exemples

On disperse dans de l'eau des microfibres du com-

merce, par exemple de verre ou de titanate, à raison d'environ

1 à 10 g/l à l'aide d'un mélangeur à gradient élevé de ci-

saillement tel qu'un mélangeur "Waring" L'agitation est poursuivie jusqu'à l'obtention d'une bonne dispersion homogène

des fibres, après 15 à 30 min en général On maintient l'agi-

tation et on ajoute 3 à 30 % en poids de résine activée "R-4308 (ou d'une autre résine de liant décrite dans les exemples) par rapport au poids des microfibres, et sous forme d'une solution aqueuse à 5 % en poids Après addition de la solution de résine cationique, on règle le p H de la solution entre 8 et 10 à l'aide d'une solution basique aqueuse Dans certains cas, on règle le p H avant addition de la résine du liant On maintient l'agitation mécanique et on traite alors le mélange avec une dispersion aqueuse à 0,16 % en poids de "Nalcolyte 7763 " à une vitesse suffisamment faible pour que

les microfibres ne s'agglomèrent pas d'une manière observable.

On ajoute un volume suffisant de "Nalcolyte" 7763 (ou d'un autre agent précipitant) afin que le rapport pondéral de la

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résine cationique à l'agent précipitant anionique soit compris

dans la plage avantageuse de 10/1 à 1/1.

Le rapport optimal de la résine à l'agent précipitant varie suivant les propriétés particulières des microfibres, sa propre composition chimique et le diamètre moyen des fi- bres; cependant, il est compris en général entre 10/1 et 1/1 Dans la préparation de la plupart des feuilles de filtration à microfibres de verre, un rapport de la résine cationique à un précipitant compris entre 4/1 et 1/1 environ

est avantageux.

La dispersion homogène des microfibres revêtues de résine cationique est alors transformée en une feuille de filtration, sous vide, avec un support poreux permettant l'évacuation et par mise en oeuvre des techniques indiquées précédemment On prépare une feuille ayant un poids compris entre moins de 10 g/m 2 et plus de 100 g/m 2 environ On sèche

et on durcit alors la feuille pendant 15 à 30 min à une tem-

pérature comprise entre 100 et 1500 C environ Les feuilles de filtration sont alors prêtes à être utilisées dans des applications de filtration ou pour les essais comme indiqué

dans la suite du présent mémoire.

EXEMPLES 1 A 4

On prépare quatre membranes de filtration, dans

chaque exemple à l'aide du procédé qui comprend les opéra-

tions (A) à (F).

(A) On disperse 6 g de microfibres de verre ayant un diamètre moyen de 0, 35 micron dans 1 1 d'eau On mélange la

dispersion pendant 15 min dans un mélangeur "Waring".

(B) Tout en poursuivant le mélange, on ajoute la quan-

tité de résine activée "R-4308 " du tableau I, pour chaque exemple, à la dispersion (sous forme d'une solution aqueuse

à 5 % en poids et d'après le poids des microfibres).

(C) On agite alors le mélange pendant 5 min supplé-

mentaires et on règle alors le p H à 10 avec une solution ba-

sique.

(D) Tout en poursuivant le mélange, on ajoute le volume convenable (voir tableau I) de "Nalcolyte" 7763 sous forme d'une solution aqueuse à 0,16 % enpoids, à raison de cm par min.

(E) On poursuit le mélange pendant 15 min supplémen-

taires. (F) On coule alors sous vide des feuilles de filtration à raison de 2,7 g pour 929 cm 2 et on les fait durcir pendant

min à 150 C.

TABLEAU I

Exemple Résine de liant ajoutée, % "Nalcolyte" 7763 ajouté, %

1 1 0,5

3 3,5

4 5,0

Les propriétés des feuilles de

sont données dans le tableau II.

TABLEAU II

Feuille de fil revête Résistance à tration de l'exem ment,% la traction, 1,0 1,75 2,5 filtration formées Potentiel zéta en m V/p H pie 105 Pa

1 1,8 0,046 + 19 à 7,1

2 3,0 0,070 + 22 à 7,05

3 4,4 0,107 + 19 à 7,1

4 7,0 0,173 + 20 à 7,2

Ces exemples montrent l'utilité de l'invention pour de faibles concentrations de résine ajoutée,et ils montrent l'efficacité de la résine pour le revêtement de la surface des fibres de verre Pour une quantité de revêtement de 1,8 %, l'épaisseur moyenne du revêtement est seulement de 10 à microns, d'après le calcul, c'est-à-dire de l'ordre de

grandeur des molécules de résine.

EXEMPLE 5

On disperse des microfibres de verre ayant un

diamètre moyen de 0,58 micron dans de l'eau à une concentra-

tion de 4 g/l comme indiqué précédemment On règle le p H de la dispersion à 9 avec de l'hydroxyde de sodium 0,1 N et, tout en agitant, on ajoute 5 % en poidsde résine activée "R-4308 " (par rapport au poids des microfibres) sous forme d'une solution aqueuse à 5 % en poids Tout en poursuivant l'agitation, on traite la dispersion contenant la résine avec une quantité de solution aqueuse à 0,16 % en poids de "Nalcolyte" 7763 qui suffit pour que le rapport pondérai de la résine à l'agent précipitant soit de 2/1 La dispersion des microfibres de verre revêtues de résine cationique est alors mise sous forme d'une feuille de filtration à raison

de 35 g/m 2, et elle est durcie pendant 5 min à 130 C.

EXEMPLE 6

On répète le procédé de préparation de la feuille indiqué dans l'exemple 5, mais on ajoute 20 % en poids de résine activée "R-4308 " (d'après le poids des microfibres de verre) à la dispersion Le volume de solution à 0, 16 % en poids de "Nalcolyte" 7763 est multiplié par 4 afin que le rapport pondérai de la résine à l'agent précipitant reste égal à 2/1 On met alors la dispersion sous forme d'une feuille de filtration de 24 g/m 2 et on la fait durcir pendant 5 min

à 130 C.

EXEMPLE 7

On répète le procédé de l'exemple 6 mais on ajoute

30 % en poids de résine activée "R-4308 " et le volume de so-

lution à 0,16 % en poids de "Nalcolyte" 7763 est augmenté afin que le rapport pondéral de la résine à l'agent précipitant reste égal à 2/1 On met alors la dispersion sous forme d'une

feuille de filtration de 23 g/m 2 et on la fait durcir pen-

dant 5 min à 130 C.

EXEMPLE 8

On répète le procédé de l'exemple 7, mais on disperse les microfibres de verre ayant un diamètre moyen de 3,2 microns dans de l'eau et on ajoute 25 % en poids de résine activée

"R-4308 ", à un p H d'environ 10 On ajoute un volume de solu-

tion à 0,16 % de "Nalcolyte" 7763 suffisant pour que le

rapport de la résine à l'agent précipitant soit égal à 2/1.

On forme alors une feuille de filtration de 22 g/m 2 et on

la durcit pendant 30 min à 125 C.

Le tableau III donne les propriétés des membranes

des exemples 5 à 8.

15063

TABLEAU III

Feuille de fil revête Résistance à Potentiel zéta tration de ment, % la traction, en m V/p H l'exemple 5 Pa

5 5,7 0,286 + 25 à 6,4

6 16,8 0,321 + 18 à 6,5

7 24,9 0,357 + 15 à 6,4

8 23,8 0,196 + 18 à 6,2

Les membranes des exemples 5 à 8 et leurs propriétés

montrent les résultats avantageux et imprévus de l'invention.

Les efforts antérieurs consacrés à la variation et au réglage de la concentration de résine du liant incorporée, avec conservation d'autres propriétés souhaitables de la membrane, n'ont pas été satisfaisants Lesprocédés connus provoquent par exemple la précipitation de la résine sous forme d'une très fine suspension séparée parmi les fibres dispersées et

non sur les fibres La formation de membranes avec ces dis-

persions provoque une perte importante de la résine du liant pendant la mise en forme sous vide et les membranes ont une mauvaise résistance mécanique Les procédés connus sont aussi favorables à la formation de très gros agglomérats de résine du liant et ils ont tendance à former des membranes ayant une mauvaise résistance mécanique et un mauvais aspect dus à une répartition inhomogène de la résine Le procédé des exemples décrits permet de façon imprévue la formation de membranes dans lesquelles la quantité de résine incorporée peut varier à volonté, les membranes ayant une excellente résistance mécanique, un potentiel zéta positif et un aspect très uniforme.

EXEMPLE 9

On disperse des microfibres de verre ayant un dia-

mètre moyen de 0,3 micron dans de l'eau à raison de 4 g/l, on règle le p H à 9 environ et on traite ensuite par une solution à 5 % en poids de résine activée "R-4308 " dans de l'eau comme indiqué dans l'exemple 5 On traite ensuite la dispersion avec un volume suffisant de solution à 0,16 % en poids de "Nalcolyte" 7173 pour que le rapport de la résine à l'agent précipitant soit de 2/1 On met alors les fibres revêtues sous forme d'une feuille de filtration à raison

de 22 g/m et on la fait durcir pendant 5 min à 130 C.

EXEMPLE 10

* On répète le procédé de l'exemple 9 mais on remplace l'agent précipitant par le produit " 18,127-7 " de Aldrich

Chemical Company.

EXEMPLE 11

On répète le procédé de préparation d'une feuille de filtration de l'exemple 5 mais (a) les microfibres de verre ont un diamètre moyen de 0, 9 micron, et (b) on ajoute à la dispersion, à la place de la résine "R4308 ", 18 % en poids (par rapport au poids des microfibres) de résine "Santo-res" 31 activée On ajoute suffisamment de solution à 0,16 % de "Nalcolyte" 7763 pour que le rapport pondéral de la résine à l'agent précipitant soit de 3,3/1 On prépare une feuille de filtration à raison de 22 g/m 2 avec cette matière et on fait durcir à 1200 C pendant 30 min.

EXEMPLE 12

On répète le procédé de préparation d'une feuille de filtration de l'exemple 11, mais le rapport pondéral

de la resine a l'agent précipitant est réglé à 2/1 On pré-

pare une feuille de filtration à raison de 22 g/m 2 avec cette matière et on la fait durcir à 120 C pendant 30 min.

EXEMPLE 13

On répète le procédé de l'exemple 9 mais on remplace l'agent précipitant "Nalcolyte" 7173 par l'agent "Carbo-set" 531. Les propriétés des feuilles de filtration des

exemples 9 à 13 figurent dans le tableau IV.

TABLEAU IV

Feuille de fil revête Résistance à potentiel zéta tration de l'exem ment, % la traction par en m V/p H

ple centimètre li-

néaire, N

9 5,8 3,21 + 34 à 6,4

6,2 1,07 + 32 à 6,4

11 9,7 1,25 + 22 à 6,0

12 18,4 1,43 + 34 à 6,0

13 3,9 non déterminée + 37 à 6,4

15063

La préparation des feuilles de filtration des exemples 9 à 13 montre que divers agents précipitants et diverses résines hydrosolubles cationiques formant des

liants thermodurcissables peuvent être utilisés.

EXEMPLE 14

On répète le procédé général de préparation d'une feuille de filtration de l'exemple 5 mais on utilise un mélange de (a) 4 parties en poids de microfibres de verre ayant un diamètre moyen de 0,3 micron et (b) 6 parties en poids de microfibres de titanate ayant un diamètre moyen

de 0,1 micron environ On disperse séparément les micro-

fibres de verre dans de l'eau à une concentration de 4 g/l, on règle le p H de la dispersion à 9, et on ajoute à la dispersion 15 % en poids de résine activée "R 4308 " (par rapport au poids des microfibres de verre) sous forme d'une solution aqueuse à 5 % en poids On ajoute suffisamment de "Nalcolyte" 7763 (sous forme d'une solution aqueuse à 0,16 X), pour que le rapport de la résine à l'agent précipitant soit égal à 2/1 De manière analogue, on traite séparément les microfibres de titanate avec 1 % en poids de résine activée R-4308 ", et on ajoute ensuite l'agent "Nalcolyte" 7763 en quantité telle que le rapport de la résine à l'agent est égal à 10/1 On mélange alors les suspensions des microfibres

revêtues dans les volumes nécessaires afin d'obtenir 4 par-

ties en poids de microfibres de verre pour 6 parties en poids de microfibres de titanate, l'ensemble étant mis sous forme

d'une feuille de filtration à raison de 22 g/m, avant dur-

cissement Les essais des particules de latex indiquent un

taux d'extraction absolue de 0,6 micron.

EXEMPLE 15

On répète le procédé général de préparation d'une feuille de filtration de l'exemple 5, mais les microfibres revêtues de résine du liant forment une feuille de filtration de 34 g/m) avant durcissement pendant 10 min à 1300 C. On détermine le potentiel zéta des feuilles de filtration des exemples 14 et 15 en fonction du p H, et les

valeurs sont indiquées dans le tableau V -

TABLEAU V

Feuille de filtration Potentiel zéta en m V/H

de l'exemple

14 + 12 à 4,0

+ 12 à 6,0

+ 12 à 8,0

+ 8 à 10,3

+ 25 à 3,5

+ 17 à 5,4

+ 12 à 7,3

+ 3 à 10,3

EXEMPLES 16 A 20

Dans les exemples suivants 16 à 20, on prépare des feuilles de filtration contenant des microfibres de verre ayant divers diamètres moyens, suivant le procédé général-de l'exemple 5 Le pourcentage de résine ajoutée "R4308 " reste

d'environ 5 % en poids par rapport au poids des microfibres.

Le rapport pondéral de la résine à l'agent précipitant est maintenu à 2/1 environ La variation du poids des feuilles et des autres propriétés des membranes des exemples figure dans

le tableau VI.

TABLEAU VI

Feuille de Diamètre Poids de Revêtement, Résistance à filtration moyen des la feuil % la traction de l'exem microfibres le, g/m 2 N/m ple microns

16 0,52 33 7,3 375

17 0,80 26 4,8 57

18 0,58 35 6,4 288

19 2,2 26 5,0 75

0,30 49 6,6 339

On détenmlineles rendements d'extraction des suspensions de particules siliceuses en milieu aqueux, à p H sensiblement neutre, par mise en oeuvre de l'essai de filtration précité

OSU F-2, pour les feuilles préparées dans les exemples 16 à 20.

A titre comparatif, on incorpore à l'évaluation des feuilles de filtration formées de microfibres de verre ayant des diamètres moyens identiques mais qui ne sont pas préparées par le procédé de l'invention Chaque feuille comparative est une feuille disponible dans le commerce, fabriquée par Pall Corporation et vendue sous la marque de fabrique "Ultipor" GF Dans le tableau VII, ces membranes sont repérées par le terme "témoin" Dans tous les cas, la configuration physique, le poids de verre par unité de surface et le dépôt des fibres sont les mêmes, sauf que, étant donné la résine utilisée, les feuilles de filtration "Ultipor" GF ont un potentiel zéta négatif compris entre -30 et -70 m V.

TABLEAU VII

Dimensions nominales en microns, pour le pourcentage indiqué d'extraction Feuille de Rendement 99,95 99,9 99 95 90 filtration X

de l'exem-

ple 16 il,G C 1,0 < 1,0 < 1,0 < 1,0 témoin 2,5 2,0 1,0 < 1,0 < 1,0

17 6,0 4,5 2,4 1,5 1,0

témoin 7,0 4,7 3,2 2,7 1,4

18 1,0 1,0 1,0 < 1,0 < 1,0

témoin 4,0 3,3 2,1 1,7 1,0

19 10 8,5 6,0 5,0 3,0

témoin 11 10 9,0 8,0 5,5 20 < 1,0 < 1,0 < 1,0 <l < 1,0 1,0 témoin 1,0 < 1, 0 4 l,0 < 1,0 c< 1,0 * la limite inférieure des possibilités du détecteur est de 1,0 Les feuilles des exemples 16 à 20 montrent quels diamètres de pores peuvent être choisis Ainsi, des membranes

ayant des dimensions nominales de pores d'extraction (détermi-

nées par l'essai OSU F-2) inférieures à 1 micron et supé-

rieures à 10 microns et ayant des rendements élevés d'ex-

traction peuvent être réalisées par le procédé de l'invention.

Les feuilles connues ayant des liants d'armature cellulosiques

de grand diamètre ne donnent pas de telles valeurs prédé-

terminées et des rendements d'extraction aussi élevés Les feuilles de filtration des exemples 16 à 20 montrent l'excellent rendement d'extraction des suspensions aqueuses de poussière siliceuse, par rapport aux feuilles connues, comme l'indiquent

les rendements du tableau VII.

Le potentiel zéta de la feuille de l'exemple 20 et du témoin correspondant sont mesurés pour divers p H et les

résultats figurent sur le dessin annexé.

EXEMPLES 21 A 28

On prépare des feuilles de filtration selon l'in-

vention par le procédé général de l'exemple 5, mais, dans le cas de l'exemple 21, la feuille est préparée par le procédé de l'exemple 14 avec, comme dans cet exemple, un mélange de microfibres de verre et de microfibres de titanate Dans les exemples 22 à 28, des microfibres de verre ayant des diamètres moyens différents, indiqués dans le tableau VIII, sont utilisées Les poids et autres propriétés des feuilles de

filtration de ces exemples figurent dans le tableau VIII.

TABLEAU VIII

Feuille de Diamètre moyen poids de Revêtement, Résistance

filtration des microfi la feuil _ % à la trac-

de l'exem bres, microns le, g/m 2 tion, N/m ple

21 0,12 22 17 N D.

22 0,38 49 6,6 134

23 0,52 34 7,3 145

24 0,58 35 6,4 113

0,80 26 4,8 22

26 2,2 26 5,0 30

27 2,1 18 8,4 19

28 3,2 35 9,0 69

L'efficacité des feuilles des exemples 21 à 28 est déterminée dans la filtration de la suspension aqueuse de particules de latex monodisperées au cours de l'essai

d'extraction des particules de latex indiqué précédemment.

A titre comparatif, on incorpore à l'évaluation des feuilles préparées à l'aide de microfibres ayant des diamètres moyens identiques mais préparées autrement que selon l'invention et on les désigne par le terme "témoin" Les feuilles comparatives sont fabriquées par Pall Corporation et vendues sous la marque de fabrique "Ultipor" GF Les résultats des essais figurent

dans le tableau IX.

Feuille de filtration

de l'exem-

ple témoin témoin témoin

24

témoin témoin témoin témoin témoin

Diamètre -

des perles de latex, microns 0,29 0,29 0,40 0,40 0,80 0,80 l 1,1 1,1 2,8 2,8 3,4 3,4 7,6 7,6

TABLEAU IX

Capacité du latex, g/m 2 de surface de membrane pour le d'extraction

99,999 99,99

44 57

14 18

22 24

0 2 -

29 35

0 2

33 41

16 18

33 44

8 11

26 28

11 13

17 22

0 2

97 325

11 15

rendement indiqué 99,9 > 325 99,0 > 325 > 325 Les capacités et rendements d'extraction de perles de latex des feuilles des exemples 21 à 28 sont nettement supérieurs à ceux des feuilles connues de filtration préparées avec des microfibres ayant des diamètres moyens pratiquement identiques Comme l'indiquent les résultats du tableau IX, le rendement d'extraction des particules de latex par les

feuilles de microfibres contenant une résine cationique pré-

parée avec des microfibres ayant divers diamètres moyens est nettement amélioré Il apparaît en outre que les feuilles préparées avec les microfibres de verre ayant des diamètres

moyens relativement grands présentent une augmentation impor-

tante du rendement de filtration des particules de latex de grande dimension par rapport aux filtres de microfibres de

verre disponibles dans le commerce.

EXEMPLE 28 a

On détermine la capacité de retenue de saletésou la durée d'un filtre comparatif dans le cas de la membrane de l'exemple 23 et d'une membrane du commerce contenant 20 % en poids de microfibres de verre et 80 % en poids de fibres de cellulose (produit OS-81-2630 de Eaton-Dikeman Incorporated, Watertown, New-York) On essaie les deux membranes dans les conditions indiquées précédemment de l'essai de rendement d'extraction de particules en milieu aqueux On détermine les capacités de retenue des saletés des membranes par traitement à l'aide de la suspension de poussière siliceuse jusqu'à ce qu'il apparaisse des pertes de charge de 2, 81 bar de part et d'autre des membranes indiquant la fin de la durée utile du filtre D'après la durée de l'essai, la concentration de la poussière siliceuse et le débit de suspension d'essai, on calcule la capacité apparente de retenue de saletés pour chaque

membrane La dimension nominale absolue d'extraction de particu-

les pour un rendement de 99,95 % est aussi déterminée pour chaque membrane comme décrit précédemment Les résultats des

essais figurent dans le tableau IX-a.

TABLEAU IX-a

Membrane de Dimension OSU F-2 d'ex Capacité de retenue de l'exemple traction de particules, saletés(à 2,81 bars) en microns pour un rendement g de poussière d'essai de 99,95 % par m 2 de membrane

23 2 59

filtre de fi-

bres cellulose-

verre 2 7,5 Les résultats du tableau qui précède montrent la très grande augmentation de la capacité de filtration de saleté des membranes selon l'invention par rapport aux membranes connues

contenait des fibres de cellulose qui constituent un renforcement.

Les résultats montrent que les membranes contenant de la cellu-

lose, ayant une dimension nominale de retenue de particules identique, ont une capacité de collecte de saleté très réduite

et une durée plus courte que celle des feuilles de filtra-

tian selon l'invention.

EXEMPLE 28 b

On soumet les feuilles de filtration des exemples 22 et 23 et la membrane témoin de cet exemple à un essai de bullage par mise en oeuvre du procédé bien connu dans l'industrie Cet essai mesure les débits d'air à travers une membrane; ou feuille de filtration mouillée par un liquide et donne une information utile sur les caractéristiques des pores de la feuille ou membrane Lorsqu'on porte la variation du débit d'air par unité de pression appliquée à travers une

membrane ou feuille mouillée en fonction de la pression crois-

sante appliquée, le débit initial est très faible et constant jusqu'à une augmentation très nette de la pression nécessaire au déplacement du liquide de mouillage, par exemple l'eau, hors des pores de la feuille ou membrane La pression appliquée à

cette transition est une mesure de la répartition de la di-

mension des pores et peut être déterminée d'après l'équation connue de montée par capillarité Des matières à pores uniformes sont caractérisées par un changement très net de pente à la pression de déplacement capillaire, alors que les feuilles ayant une dispersion importante des pores donnent une faible variation de pente, indiquant la présence de pores ayant des diamètres différents On peut utiliser la plage de pressions de déplacement capillaire pour l'estimation de la dispersion des diamètres des pores, à l'aide de l'équation de montée capillaire.

Les résultats des essais figurent dans le tableau IX-b.

TABLEAU IX-b

Membrane de Diamètre des pores, microns l'exemple moyen plage

22 0,875 0,86 à 0,89

23 0,93 0,89 à 0,95

filtre de fibres

cellulose-

verre 1,75 1,4 à 2,1 Ces résultats montrent que les membranes ou feuilles

15063

selon l'invention ont des pores dont les dispersions sont

bien plus faibles que celles des membranes-ou feuilles con-

nues contenant des fibres de verre renforcées par des fibres

de cellulose.

EXEMPLE 29

On transforme des microfibres de verre de diamètre moyen égal à 0,3 micron, en une dispersion de microfibres revêtues d'une résine cationique selon le procédé de l'exemple On met alors la dispersion sous forme d'une feuille de fil-

tration, avec un poids de 47 g/m 2 puis on fait durcir.

EXEMPLE 30

On transforme des microfibres de verre de diamètre moyen égal à 0,3 micron en une dispersion de fibres revêtues d'une résine cationique de liant par le procédé de l'exemple 5 On met la dispersion sous forme d'une feuille avec un

poids de 15 g/m, avant durcissement.

On évalue les propriétés des feuilles des exemples 29 et 30, et plus précisément leur aptitude à filtrer les bactéries des suspensions aqueuses On les traite avec la bactérie Pseudomonas diminuta (ayant la forme d'un bâtonnet

de 0,3 micron de diamètre et 1 micron de longueur) en sus-

pension aqueuse à un p H presque neutre, selon le procédé indiqué précédemment d'extraction des bactéries A titre comparatif, on incorpore à l'essai une feuille de filtration préparée à partir de microfibres de verre ayant pratiquement

le même diamètre moyen et elle n'est pas formée selon l'in-

vention Cette feuille est fabriquée par Pall Corporation et vendue sous la marque de fabrique "Ultipor" GF et elle est repérée par "témoin" Les résultats des essais figurent dans

le tableau X.

TABLEAU X

Feuille de Poids de la Action de pseudomonas diminuta filtration feuille de quantité totale extraction, % de l'exem filtration, pie g/m 2

29 47 1,7 108 99,9995

1,6 109 99,9998

1,6 1010 99,9998

15 1,4 108 99,999

1,4 109 99,997

1,3 1010 99

témoin 16 1,5 108 92

1,4 109 72

9,9 109 47

On détermine le rendement d'extraction de la bactérie Serratia marcescens, qui a un diamètre de 0,45 micron, d'une suspension aqueuse neutre comme indiqué précédemment pour

l'essai d'extraction de bactéries, avec la feuille de fil-

tration de l'exemple 30 A titre comparatif, on fait subir les mêmes essais à une feuille connue de filtration appelée "témoin" dans le tableau X Les résultats des essais figurent

dans le ableau XI.

TABLEAU XI

Feuille de Poids de la Action de Serratia marcescens filtration feuille de quantité totale extraction, % de l'exem filtration, ple g/_m_ 2

1,4 5,6 108 99,999999

témoin 1,5 6,0 108 99,9997

EXEMPLE 31

On transforme des microfibres de verre de diamètre moyen égal à 0,61 micron en une dispersion de fibres revêtues

de résine cationique de liant par le procédé de l'exemple 5.

On met alors la dispersion sous forme d'une feuille de fil-

tration ayant un poids de 23 g/m 2 puis on la durcit La mem-

brane subit l'essai de rendement d'extraction de la bactérie Serratia marcescens de la suspension aqueuse à p H neutre A

titre comparatif, on utilise une feuille de type connu pré-

parée avec des microfibres de verre ayant pratiquement le

même diamètre moyen, comme indiqué par "témoin" dans le ta-

bleau XII.

Feuille de filtration

de l'exem-

ple Poids de la feuille de filtration, g/m 2

TABLEAU XII

Action de Serratia marcescens quantité totale extraction, %

31 2,1 2,0 106 99,99995

l,7 107 99,9999

1,6 108 99,95

témoin 2,0 2,0 106 52

1,7 107 44

1,6 108 55

On essaie un certain nombre de feuilles de filtration

afin de déterminer leur aptitude à l'extraction d'une endoto-

xine de la suspension aqueuse à p H presque neutre, par mise C oeuvre du procédé précité de détermination de la réduction

du titre d'endotoxine On utilise l'endotoxine E Coli en solu-

tion aqueuse pour l'essî des membranes des exemples 23, 29 et

On pense que ces endotoxines ont des dimensions molécu-

laires et sont sous forme de batonnets ayant un diamètre d'en-

viron 0,001 micron A titre comparatif, on incorpore à l'essai de rendement d'extraction d'endotoxine une feuille de filtration appelée "témoin" dans le tableau XI Les résultats

des essais figurent dans le tableau XIII.

TABLEAU XIII

Feuille de Poids de la Rendement d'extraction pour l'en-

filtration feuille de dotoxine E Coli

de l'exem-

ple 30 témoin filtration, a/m 2

3,1 99,97 %

4,3 99,998 %

1,4 99,97 %

1,5 90 %

On dépose sur une plaque de verre une solution aqueuse à 5 % en poids de résine activée "R-4308 " sous forme d'un film de 0,127 à 0,254 mm d'épaisseur par étalement du film avec une lame de raclage On étale sur une lame de verre séparée un film de 0,127 à 0,254 mm d'épaisseur d'une solution aqueuse à 0,18 % en poids de "Nalcolyte"' 7763 On met alors un morceau de 929 cm d'une feuille polyester non tissée "Reemay" 2114 ayant un poids de 30 g/m 2, au contact de la résine précitée "R-4308 " afin d'appliquer la résine à la feuille, par dépôt de la feuille sur la surface revêtue du verre On retire la feuille de la-surface et on la place

de manière analogue sur le film d'agent précipitant en exer-

çant un faible contact manuel afin que le contact de la solu-

tion de traitement soit régulier et que l'agent précipitant passe sur la feuille On place alors la feuille revêtue de la résine dans un appareil de formation d'un filtre sous vide décrit précédemment, et on la traite avec une suspension de microfibres de l'exemple 4, à raison de 22 g/m 2 La feuille formée subit un séchage et un durcissement pendant 15 min

à 1250 C et elle est prête pour les essais.

EXEMPLES 33 A 37

On prépare un certain nombre de feuilles de filtra-

* tion supportées par un substrat par le procédé de l'exemple 32 avec la suspension de fibres revêtues de l'exemple 4 Le tableau XIV indique la variation de la concentration de résine adhésive et de l'agent précipitant appliqué sur le substrat Les feuilles durcies de ces exemples subissent l'essai d'adhérence de la feuille de filtration à la feuille du substrat, par-essai de séparation à l'interface d'adhérence, à la main On considère

qu'une rupture à l'interface de liaison, indiquée par l'adhé-

rence des microfibres de verre à la feuille du substrat et à

l'interface après séparation des couches, constitue une adhé-

rence aceptable, considérée comme bonne à excellente, la qualité éSnt considérée d'autant meilleure que la quantité de microfibres adhérentes est grande L'adhérence est considérée

comme mauvaise si la séparation des couches a lieu sans que -

des fibres paraissent rester collées pratiquement au substrat.

15063

TABLEAU XIV

Teneur en résine des solutions de traitement du substrat Exemple 4 Résine "R-4308 ' "Nalcolyte 7763 " Adhérence 32 5 % 0,18 excellente 33 5 0,14 excellente 34 5 0,09 bonne 4 0,18 bonne 36 3 0,18 bonne 37 5 0,07 mauvaise

Les résultats du tableau XIV montrent que les mem-

branes de filtration supportées, ayant une excellente adhé-

rence au substrat, peuvent être préparées par le procédé de l'invention.

EXEMPLES 38 A 41

On répète le procédé de l'exemple 32 mais on utilise la dispersion de microfibres de l'exemple 5 et on remplace l'agent précipitant "Nalcolyte" 7763 par l'agent précipitant

"Carboset" 531 dans l'opération de traitement du substrat.

Les feuilles subissent un durcissement puis un essai de dé-

termination d'adhérence des couches comme décrit dans l'exemple

2 et les résultats figurent dans le tableau XV.

TABLEAU XV

Teneur pondérale en résine des solutions de traitement du substrat. Exemplegt Résine "R-4308 " "Carboset 531 " adhérence 38 5 2 excellente 39 2 2 bonne 5 1 mauvaise 41 1 1 moyenne

Les résultats du tableau XV montrent que l'utili-

sation de l'agent précipitant "Carboset 531 ", dans le procédé de l'invention, permet l'obtention de feuilles de filtration à microfibres de verre supportées par le substrat ayant une excellente adhérence entre les deux couches Cette excellente adhérence présentée par les feuilles de ces exemples permet

leur transformation en accordéon, par ondulation, et l'incor-

poration des cartouches de filtration sans rupture ou perte

des autres propriétés de filtration De telles feuilles sup-

portées par un substrat peuvent aussi être utilisées,sans

15063

traitement supplémentaire, dans des applications de filtra-

tion nécessitant des feuilles ayant une résistance mécanique

et une rés Istance à la fracture exceptionnelles.

Les rendements d'extraction de bactéries et d'endoto-

xines très élevés des feuilles de filtration selon l'inven- tion, contrairement à ceux des feuilles de filtration connues, apparaissent clairement dans les exemples qui précèdent Les rendements élevés d'enlèvement de particules et de certaines

grosses molécules des suspensions aqueuses, l'excellente ré-

sistance mécanique pour une faible teneur en résine et la simplicité relative de fabrication apparaissent aussi Ces filtres sont utiles dans l'industrie et dans les applications

médicales, pour le traitement de l'eau reçue dans des appli-

cations délicates telle que l'eau injectée dans des êtres

humains, au cours de la fabrication de circuits microélec-

troniques, pour la filtration du sérum sanguin, afin que la stérilité soit améliorée, pour la filtration des fluides

parentéraux, et en général dans toute application dans la-

quelle un liquide contenant des anions doit être filtré avec

une épuration poussée.

Les suspensions préparées dans ces exemples contenant les fibresàb verre, la résine cationique du liant et l'agent précipitant sont très stables et peuvent être utilisés comme adjuvants de filtration, soit comme précouche, soit comme

précouche et en mélange avec le liquide à filtrer.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre-d'exemples non

limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1 Procédé de formation d'une matière filtrante fibreuse ayant un potentiel zêta positif en milieu alcalin, à l'aide d'un polymère ou d'une résine de liant, caractérisé en ce qu'il comprend

( 1) le mélange de microfibres minérales ayant nor-

malement un potentiel zéta négatif avec une solution aqueuse

d'un polymèere ou d'une résine de liant de type thermodurcissa-

ble, cationique, non colloïdale et hydrosoluble, afin qu'une dispersion des microfibres soit formée, et

( 2) l'addition à la dispersion d'un agent précipi-

tant qui fait précipiter le polymère ou la résine qui re-

vêt les microfibres.

2 Procédé selon larevendication 1, caractérisé en ce que les microfibres sont formées de verre, de titanate ou

sont sous forme d'un mélange de fibres de verre et de titanate.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère ou la résine est une résine hydrosoluble de

type époxyde, telle qu'une résine de polyamido-polyamino-

épichlorhydrine ou une résine de polyamine-épichlorhydrine.

4 Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisé en ce que le polymère ou la résine a un

nombre important de groupes ammonium quaternaire.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que le p H de la dispersion, avant addition de l'agent préci-

pitant, est alcalin.

6 Procéde selon l'une quelconque des revendications

à 5, caractérise en ce que le rapport pondérai du polymère ou de la résine aux microfibres présentes dans la dispersion

est compris entre 1/100 et 40/100.

7 Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 6, caractérise en ce que le rapport pondéral de la résine ou du polymère à l'agent précipitant est compris entre 100/1

et 1/1, de préférence entre 10/1 et 1/1.

358 Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisé en ce que la solution aqueuse de polymère ou résine de liant de type thermodurcissable, cationique, col I:n'ii'' e e, a"mnt l e meia:ceavct

-, ?rocédé selon 1 iu'r ce Ion e des re'verrdic tions.

e car c:ériséen ce que ' agient p-reo;,pi tan e Ft -a jo;jte I a d Ispersior' sous efcr-e -d'une so-2 ution ou dispersion,,l acueuse à,.Iflt d": rret:,r' u Ce line c'çra o e ete OC

4,c'O % en oo)ids.

Pr-r Cédé soeln 'une oucl conique des revend cati c'-n à 9, caracterise é ce nue l'ageri résc tant es 4 e s,n hétique nsoluble ou Iisperî:ab 1 e da:'s i,eau, cortenr)ni t Jes

ci 3 upes anicniques.

Pcroe 7 ued selon l'une qu elconque des redcto à l C O caractérisé en ce que les microfibres '-inérales so;nt

;-é 1 angqées à de l'eau a L'in qu'elles forment une dispersion ini-

tfale avarz le mélange avec la solution aqueuse de polymeres

ou Je ro_s Ine du liant.

12 Procédé selon l'une quelconque des revendications

I à 11, caractérisé en ce que les microfibr es revêtues esnt

mises sous forme d'une feuille de filtration.

13 Proc 6 dé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la formation de la feuille comprend la formation d'une

couche ou d'un feutre des microfibres revêtues sur une sur-

face perfcrée, 'I ?pplication du vide à travers la surface afin que l'eau soit retirée du feutre, le séchage du feutre et le durcissemeni: du polym 4 ere ou de la resine afin que le

routie f-orme une feuille ccohéren' e.

14 Matière filtrante fibreuse ayant un potentiel ze At& tz:sirif * 't rev'êtue d'un po-lynere ou d'une resinE de lianrt, zua acte:Lsee er, ce au'elle contient, des microfibres mtnéraies :n nr ae 11 r cun nco:eritie 31 zèta n-gat-if, revêtues du-e

:-e sensi blemen-: uniforme -d'un polymère ou d'une ré'si ne-

h:ite;fo< 1 rcisbede type cationique et non cc 3 l' oîda I, s,-jas Z rec ipîptée -et durci-e, le nyèe ou la rés- ne 4-:ant rrseinn en quantit& 4 suffisante pour que la matière -ue xt u N no Gtentîel, zeca posit:f pour que les m Q fibms S e N t e S' 3 e unre S 7 i ax autr e S

' 5063

Matière selon la revendication 14, caractérisée en ce que les microfibres sont des microfibres de verre, de titanate

ou un mélange de microfibres de verre et de titanate.

16 Matière selon l'une des revendications 14 e T 15,

caractérisé en ce que le polymère ou la résine est une résine

de type époxyde, par exemple une résine de polyamido/poly-

amino-épichlorhydrine ou une résine de polyamine-épichlorhy-

drine.

17 Matière selon l'une quelconque des revendications 14

à 16, caractérisée en ce que le rapport pondéral du polymère ou de la résine aux microfibres est compris entre 1/100 et

/100, de préférence entre 5/100 et 30/100.

18 Matière selon l'une quelconque des revendications 14

à 17, caractérisée en ce que la feuille de filtration a des dimensions réelles de pores comprises entre 0,5 et 50 microns

environ, de préférence inférieures ou égales à 20 microns.

19 Matière selon l'une quelconque des revendications 14

à 18, caractérisée en ce que les microfibres sont des fibres

coupées et ont un diamètre moyen compris entre 0,1 et 10 mi-

crons environ.

Matière selon l'unequelconque des revendications 14

à 19, caractérisée en ce qu'elle a une aptitude efficace-à l'extraction de particules inférieure à la dimension réelle

des pores de la membrane.

21 Procédé de filtration des particules d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comprend la circulation du fluide à travers une membrane filtrante selon l'une quelconque des

revendications 14 à 20, les particules ayant une charge né-

gative et une dimension comprise entre environ 0,001 et 50 mi-

crons.

22 Procédé de fabrication d'une feuille de filtration de microfibres minérales, la feuille étant supportée, et étant telle que ( 1) un polymère ou une résine de liant revêt les microfibres et ( 2) elle a un potentiel zéta positif en milieu alcalin, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend

(a)l'application à une feuille fibreuse formant sub-

strat, d'une solution aqueuse d'une résine adhésive compatible avec le polymère ou la résine revêtant leb microfibres, (b) l'application d'un agent précipitant de la résine adhésive à la feuille du substrat, (c> 1 lintroduction de l'agent précipitant dans le liant fibreux de la feuille du substrat afin qu'il se mélange à la

solution aqueuse d'une résine adhésive et provoque la procipi-

tation de celle-ci et le revêtement des fibres de la feuille du substrat par cette résine, (d) le dépôt d'une suspension aqueuse de microfibres organiques revêtues d'un polymère ou d'une résine de liant, sur la feuille du substrat, (e) l'aspiration de l'eau de la suspension aqueuse à travers la feuille du substrat et la formation d'une feuille

de microfibres minérales à la surface de la feuille du sub-

strat, et (f) le séchage de la feuille formée par la suspension aqueuse et de la feuille du substrat et le durcissement de la première résine adhésive et du polymère ou résine du liant

afin qu'une liaison par adhérence soit formée entre les micro-

fibres minérales de la feuille de filtration et les fibres de

la feuille du substrat.

23 Feuille de filtration comprenant des microfibres mi-

nérales supportées, caractérisée en ce qu'elle est préparée

par miseen oeuvre du procédé selon la revendication 22.