FR2642985A1 - Garniture d'etancheite destinee a etre utilisee dans un appareil d'electrodialyse - Google Patents

Abstract

Elle comprend un cadre 12 en caoutchouc, un filet intercalaire 14 en résine synthétique disposé dans l'ouverture centrale du cadre 12, avec un certain jeu qui est empli d'un élément de liaison 18a en élastomère thermoplastique. Electrodialyseurs.

Description

Garniture d'étanchéité destinée à être utilisée dans un appa-

reil d'électrodialyse.

La présente invention est relative à une garniture d'étanchéité destinée à être utilisée dans un appareil d'électrodialyse. Plus particulièrement, l'invention concerne une garniture d'étanchéité destinée à être utilisée dans un appareil d'électrodialyse, qui comprend plusieurs membranes échangeuses de cation et d'anion, montées en alternance et

entre lesquelles sont interposées des garnitures d'étanchéi-

té. Grâce à l'élément de liaison en élastomère thermoplasti-

que, non seulement le cadre de la garniture et l'intercalaire ne sont pas déformés aux parties o ils sont reliés, mais

également ces parties de liaison ont une épaisseur uniforme.

Quand la garniture d'étanchéité, mentionnée ci-dessus, est utilisée dans un appareil d'électrodialyse, pour former des compartiments de dilution et de concentration en coopération

avec des membranes échangeuses de cation et d'anion, l'appa-

reil n'a pas de problèmes de fuites de liquide, même sous une pression de blocage qui est relativement faible, par rapport à la pression de fixation employée habituellement pour des électrodialyseurs à garnitures d'étanchéité classiques. En

outre, il ne se produit pas une rupture des membranes échan-

geuses d'ion aux parties de liaison entre le cadre de la

garniture et l'intercalaire, de sorte que l'appareil a d'ex-

cellentes performances d'électrodialyse pendant une durée prolongée. On a beaucoup utilisé un appareil d'électrodialyse de type filtre-presse dans lequel plusieurs membranes d'échange de cation et plusieurs membranes d'échange d'anion sont montées en alternance par des garnitures d'étanchéité, de manière fixe, entre une paire d'électrodes, pour concentrer des électrolytes, pour dessaler et pour effectuer des opérations analogues. Lorsque l'on utilise pratiquement ce type d'appareil d'électrodialyse, il est souhaitable qu'un liquide à électrodialyser soit réparti uniformément dans un compartiment défini par une membrane d'échange de cation, par une membrane d'échange d'anion et par un cadre de garniture, de manière à assurer une électrodialyse efficace pendant une

durée prolongée. Pour obtenir la répartition uniforme men-

tionnée ci-dessus d'un liquide à électrodialyser, on dispose

en général un filet intercalaire dans le cadre de la garni-

ture. On a fait diverses propositions pour ménager une

liaison entre le filet intercalaire et le cadre de -la garni-

ture, de manière à mettre en position stable l'intercalaire,

pour maintenir un courant uniforme du liquide à électrodialy-

ser, pour éviter le glissement de la membrane échangeuse de cation ou d'anion dans un interstice compris entre le cadre de la garniture et l'intercalaire qui se formerait dans le cas o l'on insérerait simplement l'intercalaire dans le cadre de la garniture,- et pour assurer un démontage et un remontage efficaces de l'appareil d'électrodialyse. On se référera, à cet effet, aux demandes de brevets japonais

publiées sous les numéros 52-38483/1977, 57-171404/1982, 58-

112006/1983 et 61-21703/1986 et aux modèles d'utilité japo-

nais publiés sous les numéros 49-99842/1974 et 57-165206/ 1982. Ces dernières années, l'un des objectifs principaux d'une opération d'électrodialyse a été d'économiser de l'énergie. On s'y est efforcé en réduisant l'épaisseur de

chacune des membranes d'échange d'ion (cationique et anio-

niqLe) et du filet intercalaire à incorporer dans un appareil d'électrodialyse. Mais ces tentatives ont posé les problèmes suivants. Quand on ménage une liaison entre le cadre de la garniture et l'intercalaire, au moyen d'un produit adhésif tel qu'un produit adhésif à base d'époxy, un produit adhésif à base de caoutchouc, ou un produit adhésif thermofusible, comme décrit aux demandes de modèles d'utilité japonais publiés sous les numéros 49-99842/1974 et 57-165206/1982 et à la demande de brevet japonais publiée sous le No 61-21703/ 1986, non seulement il faut beaucoup de temps pour durcir ou pour solidifier le produit adhésif mais aussi, puisque le produit adhésif durci ou solidifié est en général dur, des parties des minces membranes d'échange d'ion qui sont en

contact avec le produit adhésif durci ou solidifié sont sus-

ceptibles de se rompre au moment de la fixation ou blocage de l'appareil d'électrodialyse, ce qui provoque des fuites de

liquide dans et hors de l'appareil.

Quand une liaison est prévue entre le cadre de la garniture d'étanchéité et l'intercalaire par liaison par

fusion, comme décrit aux demandes de modèles d'utilité japo-

nais publiées sous les numéros 57-165206/1982 et 49-99842/ 1974, il se pose des problèmes analogues, c'est-à-dire une rupture des membranes d'échange d'ion et une fuite de liquide en raison de la dureté et de l'irrégularité de la surface des

parties solidifiées liées par fusion.

La demande de brevet japonais publiée sous le No 52-38483/1977 décrit une garniture d'étanchéité comprenant un cadre de garniture et un intercalaire relié au cadre par une couche de caoutchouc vulcanisé. En outre, les demandes de brevet japonais publiées sous les numéros 57- 171404/1982 et

58-112006/1983 décrivent une garniture d'étanchéité compre-

nant un cadre de garniture préparé à partir d'une feuille de caoutchouc vulcanisé et un filet intercalaire qui sont liés l'un à l'autre par une couche double composée d'une couche d'un produit adhésif de vulcanisation en caoutchouc et d'une couche de caoutchouc vulcanisé. Lorsque l'on fabrique ces garnitures d'étanchéité, il est nécessaire d'appliquer

d'abord du caoutchouc non vulcanisé et de chauffer le caout-

chouc non vulcanisé pour en effectuer la vulcanisation. La

température de vulcanisation atteint, en général, 150 C envi-

ron. Une température de vulcanisation si élevée provoquera probablement une déformation de l'intercalaire, puisque l'intercalaire est constitué en général d'un filet constitué de fils de 0,2 à 1,0 mm d'épaisseur, en une polyoléfine ayant une température de ramollissement sous l'effet de la chaleur qui est basse. Avec un intercalaire ainsi déformé, il n'est pas possible d'obtenir une répartition uniforme d'un liquide

à électrodialyser dans un compartiment défini par une mem-

brane échangeuse de cation, par une membrane échangeuse

d'anion et par le cadre de garniture.

Il existe donc une forte demande dans la technique pour une garniture d'étanchéité, dans laquelle une liaison

est prévue entre le filet intercalaire et le cadre de garni-

ture, sans que se posent les problèmes de l'art antérieur.

Or on a maintenant trouvé, d'une manière inatten-

due, que quand une garniture d'étanchéité a un filet interca-

laire en résine synthétique relié à un cadre de-garniture en caoutchouc naturel ou synthétique ou en résine synthétique au moyen d'un élément de liaison en élastomère thermoplastique,

qui recouvre l'espace compris entre la périphérie de l'inter-

calaire et la périphérie intérieure du cadre, non seulement le cadre de garniture et l'intercalaire ne sont pas déformés sur les parties qui les relient, mais également ces parties ont, d'une manière avantageuse, une épaisseur uniforme. On a

également trouvé que, quand on utilise la garniture d'étan-

chéité mentionnée ci-dessus dans un appareil d'électrodialy-

se, pour former des compartiments de dilution et de concen-

tration en coopération avec des membranes d'échange de cation et d'anion, l'appareil est exempt de tout problème de fuite

de liquide, même sous une pression de blocage qui est relati-

vement faible en comparaison de celle qui est utilisée habi-

tuellement pour des électrodialyseurs à garnitures d'étan-

chéité classiques. En outre, il ne se produit pas de rupture des membranes d'échange d'ion sur les parties de liaison entre le cadre de la garniture et l'intercalaire, de sorte que l'appareil peut présenter d'excellentes performances

d'électrodialyse pendant une durée prolongée.

L'invention vise donc: - une nouvelle garniture d'étanchéité destinée à être utilisée dans un électrodialyseur, cette garniture d'étanchéité comprenant un cadre de garniture et un filet intercalaire relié au cadre au moyen d'un élément de liaison en élastomère thermoplastique, de manière que non seulement le cadre de la garniture et l'intercalaire ne soient pas

déformés aux parties qui les relient, mais aussi que ces par-

ties de liaison aient une épaisseur uniforme; - une nouvelle garniture d'étanchéité qui peut être utilisée avantageusement pour fabriquer un électrodialyseur dans lequel ne se pose pas de problème de fuite de liquide, même sous une pression de blocage qui est relativement faible par rapport à celle utilisée habituellement pour bloquer des électrodialyseurs à garnitures d'étanchéité classiques et dans lequel il ne se produit pas de rupture des membranes d'échange d'ion aux parties de liaison entre le cadre de la garniture et l'intercalaire; - une nouvelle garniture d'étanchéité, utile pour

fabriquer un appareil d'électrodialyse susceptible de présen-

ter d'excellentes performances d'électrodialyse pendant une

durée prolongée.

La garniture d'étanchéité suivant l'invention com-

prend un cadre en caoutchouc naturel ou synthétique ou en résine synthétique, ayant une ouverture centrale et des

recoins latéraux ménagés dans les parties périphériques inté-

rieures du cadre et ayant des orifices latéraux de communica-

tion, les recoins latéraux étant en face de l'orifice cen-

tral, les recoins latéraux servant de moyens d'amenée d'un licuide à électrodialyser à l'ouverture centrale, et de moyens d'évacuation d'un liquide électrodialysé par cette ouverture centrale; et

un filet intercalaire, en résine synthétique, dis-

posé dans le cadre et placé dans l'ouverture centrale ou, à

la fois, dans l'ouverture centrale et dans les recoins laté-

raux, de manière à ménager un jeu le long de toute la péri-

phérie du filet intercalaire entre le filet intercalaire et

le cadre.

Elle est caractérisée en ce que le jeu est empli entièrement ou partiellement d'(un élément de liaison en élastomère thermoplastique, qui relie la périphérie du filet intercalaire et la périphérie intérieure, du cadre de manière à ménager une liaison entre le filet intercalaire et le cadre.

Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exem-

ple:

la figure 1 est une vue en coupe verticale schéma-

tique partielle d'un appareil d'électrodialyse dans lequel

une garniture d'étanchéité, suivant l'invention, est utili-

sée; la figure 2 est une vue schématique illustrant l'agencement des membranes d'échange d'anion, des membranes d'échange de cation et des garnitures d'étanchéité munies d'intercalaires, qui constituent un empilement de l'appareil d'électrodialyse de la figure 1, pour expliquer le principe

de l'électrodialyse et la fonction de la garniture d'étan-

chéité; la figure 3 est une vue en plan d'un exemple de cadre de garniture destiné à être utilisé dans un mode de réalisation d'une garniture d'étanchéité suivant l'invention;

la figure 4 est une vue en plan du cadre de la gar-

niture de la figure 3, dans lequel plusieurs orifices de communication latéraux et recoins latéraux sont formés;

la figure 5 est une vue en plan d'un filet interca-

laire destiné à être inséré dans le cadre de la garniture de la figure 4, et dans lequel des parties destinées à être insérées dans les recoins latéraux du cadre de la garniture ont des orifices; la figure 6 est une vue en plan d'un élastomère thermoplastique conformé, destiné à être monté sur la partie périphérique de l'intercalaire de la figure 5; la figure 7 est une vue en plan d'une garniture d'étanchéité, telle que fabriquée à l'exemple 1, qui est

constituée du cadre de garniture de la figure 4, de l'inter-

calaire de la figure 5 et d'un élément de liaison en élasto-

mère thermoplastique et qui est formée par application d'un élastomère thermoplastique en forme de bande et par pressage à chaud de celui-ci;

la figure 8 est une vue en plan d'un exemple compa-

ratif d'une garniture d'étanchéité, telle que fabriquée dans l'exemple comparatif 1, dans laquelle le jeu, le long de

toute la périphérie du filet intercalaire, entre le filet in-

tercalaire et le cadre, est empli d'un caoutchouc vulcanisé; la figure 9 est une vue en plan d'un autre exemple comparatif d'une garniture d'étanchéité, telle que fabriquée à l'exemple comparatif 2, dans laquelle le jeu, le long de toute la périphérie du filet intercalaire entre le filet

intercalaire et le cadre, est empli partiellement d'un pro-

duit adhésif à base d'époxyde; et la figure 10 est une vue en plan d'une garniture

d'étanchéité, telle que fabriquée à l'exemple 4, qui est com-

posée du cadre de garniture de la figure 4 et de l'interca-

laire de la figure 5, dans lequel le jeu, le long de toute la périphérie du filet intercalaire entre le filet intercalaire

et le cadre, est empli partiellement d'un élastomère thermo-

plastique.

Aux figures 1 à 10, les parties ou éléments sem-

blables sont désignés par les mêmes numéros ou par les mêmes lettres.

L'invention vise une garniture d'étanchéité desti-

née à être utilisée dans un appareil d'électrodialyse conte-

nant plusieurs membranes d'échange de cation et d'anion dis-

posées de manière alternée et entre lesquelles sont interpo-

sées des garnitures d'étanchéité.

La garniture d'étanchéité comprend un cadre en caoutchouc naturel ou synthétique ou en résine synthétique, ayant une ouverture centrale et des recoins latéraux formés dans les parties périphériques intérieures du cadre, et ayant des orifices de communication latéraux (qui sont destinés à communiquer avec des recoins adjacents d'une garniture d'étanchéité adjacente). Les recoins latéraux font face à l'ouverture centrale (ces recoins sont destinés à communiquer avec des orifices de communication adjacents de la garniture d'étanchéité adjacente). Les recoins latéraux servent de moyens destinés à envoyer un liquide à électrodialyser à l'ouverture centrale et à évacuer un liquide électrodialysé

de cette ouverture. La garniture d'étanchéité comprend égale-

ment un filet intercalaire en résine synthétique disposé dans le cadre, de manière que le filet intercalaire se trouve dans l'ouverture centrale ou à la fois dans l'ouverture centrale

et les recoins latéraux, avec un jeu le long de tout le pour-

tour du filet intercalaire entre le filet intercalaire et le cadre. La garniture d'étanchéité suivant l'invention est

caractérisée en ce que le jeu est empli entièrement ou par-

tiellement d'un élément de liaison en élastomère thermoplas-

tique qui recouvre l'espace compris entre le pourtour du filet intercalaire et la périphérie intérieure du cadre et qui ménage une liaison entre le filet intercalaire et le

cadre.

En se reportant à la figure 1, la référence 1 désigne un cadre anodique ayant une anode (non représentée) et un cadre d'alimentation (non représenté), et la référence désigne -un cadre cathodique ayant une cathode (non repré- sentée) et un cadre d'alimentation (non représenté). Entre

les cadres anodique et cathodique, il y a plusieurs empile-

ment 4, 4' bloqués chacun par une paire de cadres de blocage 3. Les empilements 4, 4', disposés entre le cadre anodique 1 et le cadre cathodique 5, sont serrés par l'intermédiaire des couples respectifs de cadres: de blocage 3 et du cadre d'alimentation 2, au moyen d'un élément de presse (fixe) 6a et d'un élément de presse (mobile) 6b disposés respectivement aux extrémités extérieures du cadre anodique 1 et du cadre

cathodique 5.

Habituellement, un courant de dilution (par exemple de l'eau de mer) est introduit par une partie inférieure du cadre d'alimentation (non représenté) du cadre anodique 1 dans l'empilement 4 (du côté gauche), est électrodialysé dans l'empilement 4 et est évacué par une partie supérieure du cadre d'alimentation 2; et un autre courant de dilution (par

exemple de l'eau de mer) est introduit par une partie infé-

rieure du cadre d'alimentation 2 dans l'empilement 4 (du côté droit), est électrodialysé dans l'empilement 4 et est évacué

par une partie supérieure du cadre d'alimentation (non repré-

senté) du cadre cathodique 5. D'autre part, un courant de concentration (par exemple de l'eau de mer) est introduit par

une partie inférieure du cadre d'alimentation 2 dans l'empi-

lement 4 (du côté gauche), est électrodialysé dans l'empile-

ment 4 et est évacué par une partie supérieure du cadre d'alimentation (non représenté) du cadre anodique 1; et un autre courant de concentration (par exemple de l'eau de mer)

est introduit par une partie inférieure du cadre d'alimenta-

tion (non représenté) du cadre cathodique 5, est électrodia-

lysé dans l'empilement 4 (du côté droit) et est évacué par une partie supérieure du cadre d'alimentation 2. Le courant

de concentration circule.

Comme représenté à la figure 2, l'empilement 4 com-

prend plusieurs membranes d'échange d'anion 7, 7 et une mem-

brane d'échange de cation 8 disposées en alternance et des garnitures d'étanchéité 9, 10 (ayant respectivement des

intercalaires 11 et 11') interposées entre les membranes.

Comme représenté partiellement à la figure 2, l'empilement 4 comprend plusieurs compartiments de dilution et compartiments de concentration alternés séparés par des membranes d'échange

d'anion 7 et par des membranes d'échange de cation 8. Habi-

tuellement, plusieurs centaines de compartiments sont formés dans un seul empilement. Entre deux membranes mutuellement adjacentes (à savoir une membrane d'échange d'anion et une membrane d'échange de cation) est interposée une garniture

d'étanchéité ayant un intercalaire. Du liquide à électrodia-

lyser (courants de concentration et de dilution) est envoyé

aux compartiments de l'empilement par des conduits communi-

quant avec des entrées (non représentées) formées dans le cadre d'alimentation 2 et dans les cadres d'alimentation (non représentés) du cadre anodique 1 et du cadre cathodique 5. Le

liquide électrodialysé est évacué par des conduits communi-

quant avec des sorties formées dans le cadre d'alimentation 2 et dans les cadres- d'alimentation (non représentés) ménagés dans le cadre anodique 1 et dans le cadre cathodique 5. A la

figure 2, le courant de dilution s'écoule à travers l'empile-

ment 4 dans la direction de la flèche D (en trait plein),

tandis que le courant de concentration s'écoule dans l'empi-

lement, dans la direction de la flèche C (ligne en tirets).

Les figures 3 à 7 illustrent un mode de réalisation

de l'invention.

La figure 3 représente un cadre de garniture de départ, constitué de quatre bandes découpées dans une feuille de caoutchouc vulcanisé, deux bandes relativement larges constituant les premiers et deuxièmes côtés opposés et deux ban-'es relativement étroites constituant les troisièmes et quatrièmes côtés opposés, les quatre bandes étant réunies de manière fixe en des emplacements indiqués par des lignes en

tirets, au moyen d'un produit adhésif ou d'un produit ana-

logue. La figure 4 représente un cadre de garniture 12 fabriqué à partir du cadre de garniture de départ mentionné ci-dessus, dans lequel il est formé, sur les premiers et

deuxièmes côtés opposés du cadre, plusieurs orifices de com-

munication latéraux 13 destinés à communiquer avec des recoins adjacents d'une garniture d'étanchéité adjacente et plusieurs recoins latéraux 12a faisant face à l'ouverture centrale 12b et destines à communiquer avec des orifices de

communication adjacents de la garniture d'étanchéité adja-

cente, les recoins latéraux servant de moyens d'alimentation de l'ouverture centrale en un liquide à électrodialyser, et de moyens d'évacuation d'un liquide électrodialysé par l'ouverture centrale. Suivant l'invention, on préfère que

l'ouverture centrale l2b ait une surface d'au moins 0,1 m2.

La figure 5 est une vue en plan d'un filet interca-

laire destiné à être inséré dans le cadre de garniture repré-

senté à la figure 4. La référence 15 désigne des parties en saillie d'un filet intercalaire qui sont destinées à être insérées dans les recoins latéraux 12a représentés à la figure 4. La partie centrale 14 constitue une partie du filet intercalaire qui doit être insérée dans l'ouverture centrale

12b du cadre représenté à la figure 4. Dans toutes les par-

ties en saillie 15 définies ci-dessus, sont ménagés des ori-

fices 16 qui communiquent avec des orifices de conduit 13 adjacents ménagés dans le cadre adjacent. Chaque partie en

saillie 15 du filet intercalaire forme un passage, communi-

quant avec l'ouverture centrale 12b.

Le cadre de garniture 12 et le filet intercalaire consistant en la partie centrale 14 et en plusieurs parties en saillie 15 ont des dimensions relatives telles que, quand le filet intercalaire est inséré dans le cadre qui inclut l'ouverture centrale 12b et les recoins latéraux 12a, un jeu

subsiste le long de toute la périphérie du filet interca-

laire, entre le filet intercalaire et le cadre. Le jeu est en général de 0,5 à 5 mm et, de préférence, de 1 à 2 mm. La figure 6 représente un mode de réalisation d'un élastomère thermoplastique conformé destiné à être placé à la périphérie du filet intercalaire de la figure 5, de manière à

remplir le jeu mentionné ci-dessus. L'élastomère thermo-

plastique sert d'élément de liaison en élastomère thermoplas-

tique qui relie la périphérie du filet intercalaire et la périphérie intérieure du cadre. L'élastomère thermoplastique

conformé est découpé dans une feuille d'un élastomère thermo-

plastique, de manière à avoir une forme telle que l'élastomè-

re s'adapte à la périphérie intérieure du cadre de garniture de la figure 4, et que son bord intérieur recouvre le bord périphérique de l'intercalaire de la figure 5, au moins sur

une ligne de mailles. Il n'est pas nécessaire que l'élastomè-

re thermoplastique ait la forme représentée à la figure 6.

L'élastomère thèrmoplastique peut aussi être conformé en une feuille ou en une bande. L'élastomère thermoplastique en forme de feuille ou de bande est découpé en feuilles ou en bandes de longueur convenable, de sorte que les feuilles ou les bandes, dans leur ensemble, puissent emplir le jeu le long de toute la périphérie du filet intercalaire entre le

filet intercalaire et le cadre.

La figure 7 illustre la garniture d'étanchéité dans laquelle l'intercalaire de la figure 5 est relié au cadre de la garniture de la figure 4 par l'élément de liaison 18a en

élastomère thermoplastique et qui peut être obtenue en pré-

voyant l'élastomère thermoplastique de la figure 6 dans le jeu, le long de toute la périphérie du filet intercalaire de

la figure 5 compris entre le filet intercalaire et la péri-

phérie intérieure du cadre de la figure 4 et en pressant à

chaud l'élastomère.

On expliquera maintenant l'invention d'une manière détaillée. Le type de matériau à utiliser pour le cadre de garniture n'est pas déterminant et on peut utiliser divers matériaux connus dans la technique. Comme matériau de ce genre, on peut mentionner par exemple un caoutchouc vulcanisé

constitué d'un caoutchouc naturel ou d'un caoutchouc synthé-

tique et une résine synthétique, telle que du polyethylene, du polypropylène, un copolymère d'éthylène et d'acrylate

d'éthyle et un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle.

Le cadre de garniture a, en général, une épaisseur de 0,2 à 2 mm. On préfère que le cadre de la garniture ait une dureté A de 30 à 95 , telle que mesurée à 200C, suivant le procédé

prescrit dans les normes industrielles japonaises JIS K6301.

Le cadre de garniture à utiliser, suivant l'inven-

tion, a de préférence des premiers et deuxièmes côtés opposés et des troisièmes et quatrièmes côtés opposés, les premiers et deuxièmes côtés opposés et/ou les troisièmes et quatrièmes côtés opposés ayant des recoins latéraux et des orifices de

communication latéraux.

Le cadre de garniture mentionné ci-dessus, compri-

nant des premiers et des deuxièmes côtés opposés et des troi-

sièmes et quatrièmes côtés opposés peut être fabriqué en poinçonnant directement une feuille en le caoutchouc ou la résine mentionnée cidessus. En variante, on peut préparer le cadre en découpant d'abord, dans un feuille, quatre bandes, deux d'entre elles étant relativement larges pour constituer les premiers et deuxièmes côtés opposés et les deux autres étant relativement étroites pour constituer les troisièmes et quatrièmes côtés opposés du cadre, et en réunissant ensuite de manière fixe les quatre bandes aux endroits indiqués par des lignes en tirets à la figure 3, au moyen d'un produit adhésif ou d'un produit analogue. Comme produit adhésif, on

peut utiliser en général un produit adhésif à base de caout-

chouc. Suivant l'invention, un filet intercalaire est

monté dans le cadre mentionné ci-dessus de manière à se trou-

ver dans l'ouverture centrale du cadre ou à la fois dans l'ouverture centrale et dans les recoins latéraux du cadre avec un jeu le long de toute la périphérie du filet interca-

laire entre le filet intercalaire et le cadre. On peut utili-

ser, suivant l'invention, sans limitation particulière, tout

filet intercalaire que l'on utilise en général dans un élec-

trodialyseur classique. Ctest ainsi, par exemple, que l'on

peut utiliser des filets intercalaires de type à configura-

tion en treillis, en configuration en treillis incliné, à

configuration en nid d'abeille et un tissu de gaze de tour.

Parmi ceux-ci, on préfère un filet intercalaire ayant une configuration en treillis incliné. Comme matériau pour le

filet intercalaire, on peut mentionner une résine synthé-

tique. Des exemples de résines synthétiques qui conviennent englobent des polyoléfines, telles que le polyethylène et le polypropylene; du poly(chlorure de vinyle); et du poly (chlorure de vinylidène). Parmi ceuxci, on préfère les polyoléfines. Pour ce qui concerne la dureté, on préfère que le matériau ait une dureté sur l'échelle Rockwell R de 50 à

C, telle que mesurée suivant la norme ASTM D 785 à 200C.

Si on utilise un filet intercalaire en un matériau ayant une dureté sur l'échelle de Rockwell R inférieure à 50 , il peut se produire une déformation du filet intercalaire, ce qui fait que la répartition d'un liquide à électrodialyser dans les compartiments de dilution et deconcentration n'est pas uniforme. En revanche, si on utilise un filet intercalaire en un matériau ayant une dureté Rockwell R supérieure à 100 , il peut se former des piqûres dans les membranes d'échange d'ion. Le filet intercalaire peut avoir, en général, une

épaisseur comprise entre 0,2 mm et 2 mm.

Les parties (par exemple, référence 15 à la figure ) du filet intercalaire, qui sont disposées dans les recoins latéraux du cadre et dans la partie centrale (par exemple, référence 14 à la figure 15) du filet intercalaire, et qui sont disposées dans l'ouverture centrale du cadre, peuvent

être d'une pièce ou être indépendantes les unes des autres.

Néanmoins, du point de vue de la facilité de production et des opérations, on préfère que les deux parties de l'interca-

laires soient d'une seule pièce.

Par l'expression "élastomère thermoplastique" uti-

lisée dans le présent mémoire, on entend un polymère compre-

nant des segments souples et des segments durs, dans lequel

les segments souples sont à l'état caoutchouteux à la tempé-

rature ambiante et les segments durs sont à l'état vitreux ou

cristallin à la température ambiante. Non seulement un élas-

tomère thermoplastique de ce genre, ayant la structure men-

tionnée ci-dessus, possède une élasticité caoutchouteuse ana-

logue à celle d'un caoutchouc vulcanisé classique, en raison des propriétés des segments souples, mais il a également une excellente résistance à la déformation plastique en raison des propriétés des segments durs. En outre, l'élastomère

thermoplastique a une excellente fluidité et plasticité ana-

loques aux matières plastiques classiques et c'est pourquoi l'élastomère thermoplastique a une excellente aptitude à être transformé. Comme l'élastomère thermoplastique a un point de

ramollissement qui est bas et présente une fluidité extrême-

ment grande à une température utilisée habituellement pour le pressage à chaud, la contrainte engendrée par l'écoulement de l'élastomère pendant le pressage à chaud, quand on prépare la garniture d'étanchéité suivant l'invention, est extrêmement

faible. En outre, on peut transformer l'élastomère thermo-

plastique à des températures relativement basses et à des

pressions relativement faibles, en comparaison de celles uti-

lisées pour transformer les caoutchoucs classiques. C'est pourquoi, en utilisant l'élastomère thermoplastique, on peut

ménager une liaison dont l'uniformité d'épaisseur est excel-

lente entre le cadre et l'intercalaire, sans déformer le cadre et l'intercalaire autour de la partie o la liaison est ménagée. En raison de l'uniformité d'épaisseur des parties de liaison et de l'absence de déformation du cadre et de l'intercalaire, quand on utilise la garniture d'étanchéité suivant l'invention dans un appareil d'électrodialyse, on peut obtenir' un appareil d'électrodialyse qui ne présente pas

de fuites du liquide à électrodialyser ou qui a été électro-

dialysé, même quand la pression de blocage est relativement faible par rapport à la pression utilisée habituellement pour bloquer des appareils d'électrodialyse classiques, et qui présente un rendement d'électrodialyse qui est excellent,

* d'une manière stable, pendant une durée prolongée, sans rup-

ture des membranes d'échange d'ion aux endroits o les mem-

branes viennent en contact avec la partie de liaison comprise

entre le cadre et l'intercalaire.

En outre, en utilisant un élément de liaison en élastomère thermoplastique ayant une dureté équivalant à celle du matériau du cadre de la garniture ou inférieure à cette valeur, on peut prévenir d'une manière efficace toute fuite de liquide, même si la pression de blocage de l'appareil se relâche. Un relâchement de cette pression se

traduit par une diminution du danger de rupture de la mem-

brane d'échange d'ion. De ce point de vue, il vaut mieux que l'élément de liaison en élastomère thermoplastique ait une dureté A comprise entre 30 et 95 , telle que mesurée à 20oC

suivant le procédé prescrit aux normes industrielles japo-

naises JIS K6301.

Le type d'élastomère thermoplastique à utiliser pour former l'élément de liaison thermoplastique n'est pas limité, d'une manière particulière, et on peut utiliser des

élastomères thermoplastiques disponibles dans le commerce.

Des exemples représentatifs d'élastomères thermoplastiques qui conviennent englobent un élastomère thermoplastique en polystyrène, un élastomère thermoplastique en polyester, un élastomère thermoplastique en polyoléfine, un élastomère

thermoplastique en polyuréthanne et un élastomère thermoplas-

tique en 1,2-polybutadiène. On préfère que l'élément de liai-

son en élastomère thermoplastique ait une bonne compatibilité avec le matériau du cadre de la garniture. C'est pourquoi on préfère que l'élément de liaison en élastomère thermoplas- tique soit choisi d'une manière appropriée, en fonction du type de matériau utilisé pour le cadre. C'est ainsi, par exemple, que quand on utilise un caoutchouc naturel ou un caoutchouc synthétique constitué d'un copolymère de styrène

ou de butadiène comme matériau du cadre, on utilise de préfé-

rence un élément de liaison en élastomère thermoplastique en polystyrène pour obtenir une bonne résistance de liaison

entre l'élément de liaison en élastomère et le cadre. De pré-

férence, dans ce cas, l'élément de liaison en élastomère thermoplastique comprend des motifs de styrène-butadiène

comme segments souples et des motifs de styrène comme seg-

ments durs.

L'élastomère thermoplastique a une fluidité excel-

lente, quand il est pressé à chaud, pour relier le cadre de la garniture au filet intercalaire qui est constitué, en

général, d'une résine synthétique ayant une médiocre tempéra-

ture de déformation à la chaleur, telle que du poly(chlorure de vinyle), du poly(chlorure de vinylidène), du polyethylène

et du polypropylene. La fluidité de l'élastomère thermoplas-

tique peut être évaluée par le débit mesuré par exemple au

moyen d'un appareil d'essai Shimadzu flow tester modèle CFT-

500 (fabriqué et vendu par Shimadzu Corporation, Japon) ayant un orifice de 1 mm de diamètre et une longueur de 5 mm, sous

une charge de 50 bar et à une température de 150 C. On pré-

fère que le débit de l'élastomère thermoplastique, tel que mesuré dans les conditions mentionnées ci-dessus soit de 1 x -3 cm3/seconde environ ou supérieur à cette valeur, pour prévenir toute déformation de l'intercalaire sur sa partie

marginale, quand l'intercalaire est relié au cadre de garni-

ture au moyen de l'élément de liaison en élastomère thermo-

plastique. La limite supérieure du débit de l'élastomère

thermoplastique n'est pas limitée d'une manière particulière.

Mai>: en général, la limite supérieure du débit est de 100 x

-O cm3/seconde environ.

La liaison entre le filet intercalaire et l'élément

de liaison en élastomère thermoplastique est obtenue princi-

palement en noyant une partie du bord du filet intercalaire

dans l'élément de liaison en élastomère thermoplastique.

On décrit, ci-dessous, le procédé de fabrication de la garniture d'étanchéité suivant l'invention qui est destiné

à être utilisée dans un appareil d'électrodialyse.

Pour ménager une liaison entre le cadre de la gar-

niture et le filet d'intercalaire, le filet intercalaire a de préférence une dimension telle que, quand il est inséré à l'intérieur du cadre de la garniture, il est ménagé un jeu de 0,5 à 5 mm environ et, mieux, de 1 à 2 mm environ, entre la périphérie de l'intercalaire et la périphérie intérieure du cadre, le long de toute la périphérie de l'intercalaire. Le filet intercalaire ayant la dimension mentionnée ci-dessus

est inséré dans le cadre de la garniture.

On moule d'abord l'élastomère thermoplastique en

une feuille. On préfère que la feuille ait une épaisseur com-

prise entre 90 % et 130 % et, mieux, entre 100 et 115 % de l'épaisseur du cadre de la garniture. Ensuite, on découpe de préférence la feuille en bandes d'une longueur appropriée, par exemple d'une largeur de 5 mm et d'une longueur de 1000 MMn. L'élastomère thermoplastique, sous forme de bandes, peut être disposé de manière à recouvrir le jeu compris entre

la périphérie du filet intercalaire et la périphérie inté-

rieure du cadre, de façon telle qu'une partie du bord longi-

tudinal de la bande de l'élastomère thermoplastique recouvre la partie du bord correspondant du filet intercalaire, tandis que l'autre bord longitudinal de la bande de l'élastomère thermoplastique, au moins sur un de ses tronçons, vient buter sur la périphérie intérieure correspondante du cadre de la

garniture. Le recouvrement de la bande de l'élastomère ther-

mo.lastique et du filet intercalaire est de préférence tel

qu'au moins une ligne de mailles de la périphérie correspon-

dante du filet intercalaire soit noyée dans l'élastomère thermoplastique, quand l'élastomère thermoplastique est pressé à chaud pour ménager une liaison. D'autre part, pour ce qui concerne la venue en contact du bord latéral de la bande de l'élastomère thermopiastique et de la périphérie intérieure correspondante du cadre de la garniture, il vaut mieux, du point de vue de l'augmentation de la résistance de liaison entre eux, qu'au moins une partie, de préférence au

moins 20 % de la surface de la paroi latérale de l'autre par-

tie longitudinale du bord latéral mentionnée ci-dessus de la bande vienne buter sur le- pourtour intérieur du cadre de la garniture. Cette mise en contact peut s'effectuer en pressant

la partie périphérique de la bande du doigt.

Au lieu-de l'élastomère thermopIastique en forme de bande mentionné cidessus, on peut également utiliser un élastomère thermoplastique conformé comme représenté à ia figure 6. On peut découper l'élastomère thermoplastique conformé dans une feuille en l'élastomère thermoplastique sous une forme telle que la paroi extérieure de l'élastomère conformé soit conforme au pourtour intérieur du cadre de la garniture, et que sa paroi intérieure recouvre la partie périphérique de l'intercalaire, au moins sur une ligne de mailles. Ensuite, le filet intercalaire et l'élastomère

thermoplastique, qui ont été montés de la manière décrite ci-

dessus, sont pressés à chaud au moyen d'une presse à chaud

ayant une surface de pressage à chaud plus grande que la sur-

face définie par l'élastomère thermoplastique sous forme de

bande ou conformée, de manière à obtenir un mode de réalisa-

tion de la garniture d'étanchéité suivant l'invention. Pour ce qui concerne la température de pressage à chaud, il vaut

mieux que la température soit supérieure au point de ramol-

lissement de l'élastomère thermoplastique utilisé, mais ne

soit pas supérieure à la température à laquelle l'interca-

laire est déformé par la chaleur. La température du pressage à chaud est comprise en général entre 70 et 170oC et, de

préférence, entre 100 et 150 C.

La pression pour le pressage à chaud varie en fonc-

tion du débit de l'élastomère thermoplastique, ainsi que du matériau et de la forme de l'intercalaire. En général, la

pression aux emplacements o le cadre et l'intercalaire doi-

vent être reliés l'un à l'autre, est comprise entre 0,5 et 10 bar et, de préférence, entre 2 et 5 bar. On utilise une telle pression pour obtenir une uniformité d'épaisseur dans les parties de liaison comprises entre le cadre et l'intercalaire

et pour empêcher l'intercalaire de se déformer à sa périphé-

rie, quand il est relié au cadre.

La durée du pressage à chaud affecte la quantité d'élastomère thermoplastique qui est ramollie et qui s'écoule, lors du pressage à chaud, dans le jeu le long de toute la périphérie du filet intercalaire, entre le filet

intercalaire et le cadre, ainsi que dans le maillage de l'in-

tercalaire. Comme la quantité et l'uniformité de l'élastomère thermoplastique qui s'écoule dans le jeu, le long de toute la périphérie du filet intercalaire entre le filet intercalaire et le cadre, affectent d'une manière importante la résistance de liaison entre le cadre et l'intercalaire, la durée du pressage à chaud est contrôlée de manière stricte. La durée du pressage à chaud est en général comprise entre plusieurs secondes et plusieurs minutes. Si cette durée est très

longue, c'est-à-dire si elle dépasse plusieurs minutes, il.

est probable que l'intercalaire se déformera sous l'effet de

la chaleur.

Si on le souhaite, pour augmenter la résistance de liaison entre la périphérie intérieure du cadre et l'élément de liaison en élastomère thermoplastique, on peut appliquer un revêtement primaire convenable à la périphérie intérieure du cadre, avant d'appliquer l'élastomère thermoplastique au jeu, le long de toute la périphérie du filet intercalaire,

entre le filet intercalaire et le cadre. Comme matériau des-

tiné à former le revêtement primaire, on peut utiliser des revêtements primaires disponibles dans le commerce, tels que le revêtement primaire UR (fabriqué et vendu par No Tape

Industrial Co., Ltd., Japon).

La liaison obtenue au moyen de l'élément de liaison en élastomère thermoplastique peut être formée de façon que

le jeu, le long de la périphérie du filet intercalaire, com-

pris entre le filet intercalaire et le cadre, soit empli

entièrement ou partiellement de l'élément de liaison en élas-

tomère. Du point de vue de la résistance à la force exté-

rieure exercée lors du démontage et du remontage et du lavage des garnitures d'étanchéité, il vaut mieux qu'au moins 20 %

environ de toute la longueur du jeu soient emplis de l'élé-

ment de liaison en élastomère, de façon que l'élément de

liaison en élastomère relie la périphérie du filet interca-

laire et la périphérie intérieure du cadre en plusieurs endroits, à des intervalles convenables. Il est préféré de beaucoup que sensiblement tout le jeu soit empli de l'élément

de liaison en élastomère.

L'épaisseur des parties de liaison entre le cadre

et l'intercalaire formées par l'élément de liaison en élasto-

mère thermoplastique représente, de préférence, de 90 à 110 %

et, mieux, de 95 à 105 % de l'épaisseur du cadre.

Comme il ressort de ce qui précède, la garniture d'étanchéité suivant l'invention comprend un cadre et un filet intercalaire monté dans le cadre avec un jeu le long de

tout le pourtour du filet intercalaire, entre le filet inter-

calaire et le cadre et est caractérisée en ce que le jeu est empli entièrement ou partiellement d'un élément de liaison en élastomère thermoplastique qui relie la périphérie du filet

intercalaire et la périphérie intérieure du cadre, en ména-

gea.t une liaison entre le cadre et le filet intercalaire.

Grâce à l'élément de liaison en élastomère thermoplastique, non seulement le cadre de la garniture et l'intercalaire ne

sont pas déformés sur les parties qui les relient, mais éga-

lement ces parties de liaison ont une épaisseur uniforme.

Quand on utilise la garniture d'étanchéité mentionnée ci-

dessus dans un appareil d'électrodialyse pour former des com-

partiments de dilution et de concentration, en coopération avec des membranes d'échange de cation et d'anion, il ne se

pose pas de problème de fuite de liquide, même sous une pres-

sion de blocage qui est relativement faible par rapport aux

pressions de blocage utilisées habituellement pour des élec-

trodialyseurs à garnitures d'étanchéité classiques et il ne se produit pas de rupture des membranes d'échange d'ion aux parties de liaison entre le cadre de la garniture et l'intercalaire, de sorte que l'appareil peut présenter d'excellentes performances d'électrodialyse pendant une durée prolongée. Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. Bien qu'habituellement, plusieurs empilements sont incorporés dans un appareil d'électrodialyse, on utilise

dans chacun des exemples suivants, pour faciliter l'explica-

tion, un appareil d'électrodialyse ayant un seul empilement.

Exemple 1

On découpe une feuille vulcanisée de caoutchouc synthétique styrènebutadiène Solprene R 1204 (fabriqué par Nippon Elastomer K.K., Japon, et vendu par Asahi Kasei Kogyo K.K., Japon) ayant une dureté A suivant la norme japonaise JIS de 80 (telle que mesurée suivant la norm'e K6301) et une épaisseur de 0,5 mm, pour obtenir des nombres égaux de bandes ayant deux dimensions différentes, à savoir des bandes de 30 mm de largeur et de 698 mm de longueur et des bandes de 67 mm de largeur et de 356 mm de longueur. On dispose des bandes comme indiqué à la figure 3, puis on les fixe au moyen d'un

produit adhésif à base de caoutchouc (Three Bond 152, fabri-

qué et vendu par Three Bond Co., Ltd.) aux emplacements indi-

qués par -des lignes en tirets à la figure 3, pour former ainsi un cadre de garniture, comme un cadre de peinture, ayant un premier côté (côté inférieur) et un deuxième côté qui lui est opposé qui sont chacun constitués de la bande de

67 mm de largeur et de 356 mm de longueur, et ayant un troi-

sième côté (côté gauche) et un quatrième côté qui lui est opposé (côté droit) qui sont constitués chacun de la bande de mm de largeur et de 698 mm- de longueur. Le cadre de la

garniture a une ouverture centrale de 20,6 dm2 de surface.

Puis, comme représenté à la figure 4, on ménage quatre orifices 13 de 22 mm de diamètre et trois trous carrés 12a de 39 mm x 39 mm dans le premier côté (côté inférieur) du cadre de la garniture, ce premier côté ayant une largeur plus grande que la largeur de chacun des troisièmes et quatrièmes

côtés. En outre, on ménage trois orifices 13 de 22 mm de dia-

mètre et quatre trous carrés 12a de 39 mm x 39 mm dans le deuxième côté (côté supérieur) du cadre de la garniture, ce

deuxième côté ayant une largeur plus grande que celle de cha-

cun des troisièmes et quatrièmes côtés. On ménage ces ori-

fices 13 et ces trous carrés 12a de manière qu'ils soient disposés de chaque côté à des intervalles égaux, tels que mesurés entre des orifices mutuellement adjacents et les trous mutuellement adjacents qui alternent l'un avec l'autre et de sorte que les orifices du premier côté du cadre soient disposés en opposition par rapport aux trous carrés du

deuxième côté du cadre.

Les portions intermédiaires de chacun des premiers et deuxièmes côtés du cadre compris entre les trous carrés et

l'ouverture centrale du cadre sont découpées à la même lar-

geur que celles des trous carrés, pour former des recoins latéraux. On obtient ainsi un cadre de garniture 1 tel qu'indiqué à la figure 4 qui comprend un corps de cadre de garniture 12, des orifices de communication latéraux 13, des

recoins latéraux 12a et une ouverture centrale 12b.

Dans un filet en polypropylène, ayant une configu-

ration en treillis inclinée, d'une épaisseur de 0,52 mm, d'un pas de maille de 5 mm dans une direction et de 3 mm dans la direction transversale à celle-ci et d'une dureté sur l'échelle Rockwell R telle que mesurée sur la norme ASTM D785 de 90 , on fabrique un filet intercalaire tel que représenté à la figure 5. Le filet intercalaire a une dimension telle que, quand il est inséré dans le cadre de la garniture, il laisse subsister un jeu de 1 mm entre la périphérie de l'intercalaire et la périphérie intérieure du cadre, le long de toute la périphérie de l'intercalaire. Des orifices 5, d'un diamètre de 22 mm, sont ménagés dans chacune des sept

parties en saillie 15 du filet intercalaire tel que repré-

senté à la figure 5, en une position relative telle que, quand le filet intercalaire est inséré à l'intérieur du cadre de la garniture, tout en laissant un jeu de 1 mm le long de toute la périphérie intérieure du cadre de la garniture, des orifices 16 ménagés dans des parties en saillie 15 du filet intercalaire sont alignés avec les orifices de communication latéraux 13 du cadre de la garniture. On insère le filet intercalaire ainsi préparé à l'intérieur du cadre de la garniture, tout en laissant un jeu de 1 mm le long de toute

la périphérie intérieure du cadre de la garniture.

On calandre des pastilles d'un élastomère thermo-

plastique en 1,2-polybutadiène (JSR RB830, fabriqué et vendu par Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) au moyen d'une calandre de chauffage, en obtenant une feuille d'une épaisseur de 0,55 mm. On découpe la feuille en une bande. La bande a une largeur de 5 mm et une dureté A de 70 (telle que mesurée suivant la norme industrielle japonaise K6301). Le débit servant d'indice de la propriété de l'écoulement à l'état fondu de l'élastomère thermoplastique est de 55,1 x 10-3 cm3/seconde tel que mesuré à 150 C sous une charge de 50 bar au moyen d'un appareil d'essai du débit, modèle CFT-500 (fabriqué et vendu par Shimadzu Corporation, Japon) ayant un

orifice de 1 mm de diamètre et de 5 mm de longueur.

On met la bande en élastomère thermoplastique de 5 mm de largeur de manière qu'elle recouvre complètement le jeu le long de toute la périphérie du filet intercalaire compris entre l'intercalaire et le cadre, de sorte que l'une des parties longitudinales du bord de la bande de l'élastomère thermoplastique recouvre la partie de bord correspondante du filet intercalaire (la largeur de la partie de bord marginale recouverte de la bande étant de 4 mm), tandis que l'autre bord longitudinal de la bande de l'élastomère thermoplastique vient en butée sur la périphérie intérieure correspondante du cadre de la garniture sur toute sa longueur. Puis on presse à chaud l'élastomère thermoplastique sous une pression de 3 bar, à 110 C pendant 2 minutes, de manière que l'élastomère thermoplastique emplisse entièrement le jeu et que la partie périphérique du filet intercalaire soit noyée dans la bande élastomère thermoplastique. Il s'ensuit qu'une liaison est ménagée entre le filet intercalaire et le cadre. On reprend sensiblement le même mode opératoire que décrit cidessus, pour préparer 300 garnitures d'étanchéité destinées à être utilisées dans un appareil d'électrodialyseur qui sont munies chacune de sept recoins latéraux (largeur de la partie de passage du liquide: 26 mm) et qui ont chacune une épaisseur de 0,5 mm et une surface efficace d'écoulement du courant de 19,6 dm2. Les garnitures d'étanchéité, ainsi obtenues, ont une épaisseur moyenne de 0,512 mm sur les parties de liaison entre le cadre et l'intercalaire, auxquelles est appliquée la bande en élastomère thermoplastique pour ménager une liaison

entre elles. La figure 7 est une vue en plan de cette garni-

ture d'étanchéité. A la figure 7, la référence 12 représente un cadre de garniture en caoutchouc vulcanisé, les références 14 et 15 représentent respectivement une partie centrale et des parties en saillie du filet intercalaire qui est relié au cadre de la garniture, le long de toute la périphérie de l'intercalaire. La référence 13 représente des orifices de communication latéraux destinés à communiquer avec des reccins d'une garniture d'étanchéité adjacente. La référence 16 représente des orifices des recoins qui sont destinés à communiquer avec des orifices de communication de la garni- ture d'étanchéité adjacente. La référence 18a représente une

partie de liaison o l'élément de 'liaison en élastomère ther-

moplastique relie la périphérie du filet intercalaire et la

périphérie intérieure du cadre.

On utilise les 300 garnitures d'étanchéité dans un appareil d'électrodialyse ayant des compartiments de dilution et des compartiments de concentration, qui sont formés et disposés alternativement, au moyen de membranes d'échange de cation, de membranes d'échange d'anion, les garnitures d'étanchéité étant interposées entre elles. Parmi les 300 garnitures d'étanchéité ainsi préparées, on en utilise 150

comme garnitures d'étanchéité pour les compartiments de dilu-

tion, ces garnitures d'étanchéité ayant trois passages pour envoyer le liquide à électrodialyser à la surface efficace de passage du courant et quatre passages pour évacuer le liquide électrodialysé. On utilise les 150 garnitures d'étanchéité restantes comme garnitures d'étanchéité des compartiments de

concentration, ces garnitures d'étanchéité ayant quatre pas-

sages pour envoyer le liquide à la surface efficace d'écoulement du courant et trois passages pour évacuer le liquide. Comme membranes d'échange d'ion, on utilise 150 feuilles d'ACIPLEX R K-182 (marque de fabrique d'une membrane d'échange de cation fabriquée et vendue par Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha, Japon) et 150 feuilles d'ACIPLEX R A-182

(marque de fabrique d'une membrane d'échange d'anion fabri-

quée et vendue par Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha,

Japon), pour les expériences d'électrodialyse décrites ci-

dessous. On dispose alternativement des membranes d'échange

d'anion et des membranes d'échange de cation et des garni-

tures d'étanchéité, pour former des compartiments de dilution et de concentration et on, les assemble en un empilement tel que représenté à la figure 2 et l'on bloque préalablement l'empilement au moyen d'une paire de cadres de blocage. La durée nécessaire pour monter l'empilement est de 8 heures avec deux ouvriers. On met l'empilement, bloqué au préalable, entre une paire d'électrodes d'un appareil d'électrodialyse de type filtre-presse, et on le bloque au moyen d'une presse hydraulique. On envoie de l'eau de mer naturelle (contenant 2,5 % environ en poids de chlorure de sodium) aux compartiments de concentration et de dilution, à des vitesses linéaires de 0,5 cm/seconde et de 5 cm/seconde, respectivement. Comme on observe une fuite de l'eau de mer des compartiments de l'appareil vers l'extérieur de celui-ci (que l'on désignera fréquemment, ci-après, simplement par "fuite externe"), on rebloque l'empilement au moyen de la presse hydraulique,

jusqu'à ce que l'on n'observe plus de fuite externe. La pres-

sion de blocage par cm2 de la zone efficace d'écoulement du courant, qui est nécessaire pour que l'on n'observe plus de fuite externe (désignée ciaprès fréquemment simplement par

"pression de blocage") est une pression relative de 1,0 bar.

Ensuite, on mesure la quantité de fuite d'eau de mer des compartiments de dilution aux compartiments de concentration (dénommée ci-après souvent simplement "fuite interne") de la manière suivante. On réduit la vitesse linéaire de l'eau de mer (courant de dilution) envoyée dans les compartiments de dilution de 5 cm/seconde à 0,2 cm/seconde et l'on arrête l'envoi de l'eau de mer (courant de concentration) dans les compartiments de concentration. On draine l'eau de mer à l'intérieur des compartiments de concentration et on continue à envoyer de l'eau de mer dans les compartiments de dilution à 0,2 cm/seconde, pendant une heure. On mesure le volume de l'eau de mer qui fuit des com-

partiments de dilution dans les compartiments de concentra-

tion pendant une heure en utilisant un dispositif classique de mesure du volume. On trouve que la fuite interne définie

ci-dessus est de 1,0 ml/minute/compartiment.

On porte ensuite à nouveau la vitesse linéaire de l'eau de mer envoyée dans les compartiments de dilution de 0,2 cm/seconde à 5 cm/seconde et on réinitie un envoi de l'eau de mer dans les compartiments de concentration, à une

vitesse linéaire de 0,5 cm/seconde. On poursuit l'électrodia-

lyse de l'eau de mer pendant 10 jours, sous un courant de 79 ampères, en appliquant une tension en courant continu. Après

un fonctionnement pendant 10 jours, on trouve que la concen-

tration moyenne du chlorure de sodium (désignée ci-après simplement par "concentration du chlorure de sodium") est de 203 g/litre pour l'eau de mer dans les compartiments de concentration. Quand on démonte l'électrodialyseur, on n'observe pas de rupture sur les parties de liaison entre le cadre de

la garniture et le filet intercalaire (désignée souvent ci-

après simplement "portion de liaison cadre-intercalaire"), ni

de déformation de la membrane d'échange d'ion.

On répète en outre quatre fois une séquence de remontage de l'appareil d'électrodialyse, d'une opération

d'électrodialyse de 10 jours et d'un démontage de l'appareil.

Les résultats obtenus sont indiqués au tableau 1..

Tableau 1

Pression Fuite interne Concentration relative (ml/mn/ de chlorure de blocage compartiment) de sodium (bar) (g/l) Premier 1,0 1,0 203 montage Deuxième 1,2.1,4 198 montage Troisième 1,0 1,1 202 montage Quatrième 1,2 1,2 202 montage Cinquième 1,1 1,5 197 montage Quand on démonte l'appareil d'électrodialyse, après une durée de fonctionnement totale de 50 jours, on n'observe pas de rupture sur les parties de liaison cadre-intercalaire ni de déformation de l'intercalaire. En outre, la membrane d'échange d'ion ne présente ni froissements ni ruptures ni piqûres.

Exemple 2

- On reprend sensiblement le même mode opératoire qu'à l'exemple 1, pour préparer une garniture d'étanchéité, si ce n'est qu'on utilise une feuille de 0,5 mm d'épaisseur

en une résine de copolymère d'éthylène et d'acrylate d'éthy-

*lène (EEA) (WN-930, fabriquée et vendue par Nippon Unicar Company Limited, Japon), pour préparer un cadre de garniture d'une épaisseur de 0, 5 mm. On munit la garniture d'étanchéité obtenue de sept recoins latéraux (largeur de la partie de passage du liquide: 26 mm), l'épaisseur moyenne étant de 0,525 mm sur les parties de liaison cadre-intercalaire et la surface efficace de passage du courant étant de 19,6 dm2. La

garniture d'étanchéité ainsi obtenue, destinée à être utili-

sée dans l'appareil d'électrodialyse, est telle que repré-

sentée à la figure 7.

On reprend sensiblement le même mode opératoire que celui mentionné cidessus pour préparer 300 garnitures

d'étanchéité pour un appareil d'électrodialyse.

On monte un appareil d'électrodialyse sensiblement

de la même façon qu'à l'exemple 1, en utilisant les garnitu-

res d'étanchéité préparées ci-dessus et les mêmes types et le même nombre de membranes d'échange d'ion que ceux utilisés à

l'exemple 1. La durée nécessaire pour monter l'électrodia-

lyseur est de 8 heures avec deux ouvriers.

On reprend sensiblement le même mode opératoire qu'à l'exemple 1, pour mesurer la pression de blocage et la fuite interne. On trouve que la pression de blocage et la fuite interne sont une pression relative de 1,4 bar et de 1,4

ml/minute/compartiment, respectivement. On effectue l'élec-

trodialyse de l'eau de mer pendant 10 jours, dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1. On trouve que la concentration

moyenne de chlorure de sodium est de 198 g/litre.

Quand on démonte l'électrodialyseur, on n'observe pas de rupture sur les parties de liaison cadre-intercalaire,

ni de déformation de la membrane d'échange d'ion et de l'in-

tercalaire.

Exemple 3

On reprend sensiblement le même mode opératoire qu'à l'exemple 1, pour fabriquer une garniture d'étanchéité, si ce n'est qu'on utilise un élastomère thermoplastique en polystyrène comprenant des motifs de butadiène comme segments souples et des motifs de styrène comme segments durs (Tufprene R 315, fabriqué et vendu par Asahi Kasei Kogyo K.K., Japon) , au lieu de l'élastomère thermoplastique de type 1,2-polybutadiène, pour obtenir une liaison entre le cadre de

garniture et le filet intercalaire. L'élastomère thermoplas-

tique a une dureté A telle que mesurée par le procédé pres-

crit aux normes industrielles japonaises K6301, de 60 et une fluidité à l'état fondu telle que mesurée de la même façon qu'à l'exemple 1, de 5,2 x 10-3 cm3/seconde. L'épaisseur moyenne des parties de liaison cadreintercalaire est de 0,52 mm. On reprend sensiblement le même mode opératoire que celui mentionné ci-dessus, pour fabriquer 300 garnitures

destinées à être utilisées dans un appareil d'électrodialyse.

On monte un appareil d'électrodialyse de la même

façon qu'à l'exemple 1, en utilisant les garnitures d'étan-

chéité préparées ci-dessus et les mêmes types et le même nom-

bre de membranes d'échange d'ion que ceux utilisés à l'exem-

ple 1. La durée pour monter l'appareil d'électrodialyse est

de 8 heures avec deux ouvriers.

On reprend sensiblement le même- mode opératoire qu'à l'exemple 1, pour mesurer la pression de blocage et la fuite interne. On trouve que la pression relative de blocage et que la fuite interne sont de 1,3 bar et de 1,2 ml/minute/ compartiment, respectivement. On effectue l'électrodialyse de l'eau de mer pendant 10 jours, dans les mêmes conditions qu.à

l'exemple 1. On trouve que la concentration moyenne de chlo-

rure de sodium est de 202 g/litre.

Quand on démonte l'électrodialyseur, on n'observe pas de rupture des parties de liaison cadre-intercalaire, ni

de déformations de la membrane d'échanige d'ion et de l'inter-

calaire. Exemple comparatif 1 On reprend sensiblement le même mode opératoire qu'à l'exemple 1, si ce n'est que l'on remplace le matériau destiné à ménager une liaison entre le cadre de la garniture et le filet intercalaire par du caoutchouc synthétique R styrène-butadiène non vulcanisé (Solprene, fabriqué par Nippon Elastomer K.K., Japon, et vendu par Asahi Kasei Kogyo

K.K., Japon), en obtenant 300 garnitures.

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Le procédé pour ménager une liaison entre la

garniture et le filet intercalaire est le suivant.

On ajoute au caoutchouc non vulcanisé un accé-

lérateur de vulcanisation de type thiuram (Soxinol R, fabriqué et vendu par Sumitomo Chemical Co., Ltd., Japon) en une quantité représentant 1 % du poids du caoutchouc non vulcanisé. On calandre le caoutchouc non vulcanisé obtenu contenant l'accélérateur de vulcanisation à 60 C, pour préparer une feuille d'une épaisseur de 0,5 mm. On découpe la

feuille en une bande d'une largeur de 5 mm.

Ensuite, on applique un produit adhésif à base de caoutchouc non vulcanisé, qui a été préparé en dissolvant une partie du caoutchouc non vulcanisé obtenu ci-dessus dans de la méthyléthylcétone, à toute la périphérie intérieure du cadre de la garniture. Puis on met la bande de caoutchouc non vulcanisé préparée ci-dessus et d'une largeur de 5 mm de manière qu'elle recouvre complètement le jeu le long de toute

la périphérie du filet intercalaire compris entre l'interca-

laire et le cadre, de façon telle qu'une partie longitudinale du bord de la bande en caoutchouc recouvre la partie de bord correspondante du filet intercalaire, tandis que l'autre bord longitudinal de la bande en caoutchouc vient en butée sur la périphérie intérieure correspondante du cadre de la garniture, sur toute la longueur de celle-ci. Puis on presse à chaud la partie de la bande de caoutchouc non vulcanisé et le produit adhésif à 150 C pendant 5 minutes, sous une pression de 5 bar, de manière à vulcaniser le caoutchouc non vulcanisé, la partie périphérique du filet intercalaire étant noyée dans la bande en caoutchouc vulcanisé de manière à obtenir une liaison entre le cadre de la garniture et le

filet intercalaire.

On reprend ensuite sensiblement le même mode opératoire que celui mentionné ci-dessus, pour préparer 300 garnitures destinées à être utilisées dans l'appareil d'électrodialyse, qui sont munies chacune de sept recoins latéraux (largeur de la partie de passage du liquide: 26 ml) et qui ont chacune une surface efficace de passage du courant de 19,6 dm2. L'épaisseur moyenne des parties de liaison produites au moyen du caoutchouc vulcanisé pour les 300 garnitures d'étanchéité est de 0,55 mm. Parmi 8 garnitures

d'étanchéité prises parmi les 300, on observe dix déforma-

tions, c'est-à-dire une protubérance de cordons d'intercalai-

re et des barbes de caoutchouc vulcanisé issues de la surface de l'intercalaire et du cadre de la garniture. -La garniture

d'étanchéité ainsi formée est représentée à la figure 8.

A la figure 8, la référence 12 représente un cadre de garniture fabriqué à partir d'une feuille de caoutchouc vulcanisé, la référence 14 représente une partie centrale d'un intercalaire disposé dans l'ouverture centrale du cadre de la garniture et la référence 15 représente des parties

d'un filet intercalaire disposées dans des recoins latéraux.

La référence 13 représente des orifices de communication latéraux et la référence 16 représente des orifices du filet intercalaire sur ses parties disposées dans les recoins latéraux. La référence 18b représente un élément de liaison

en caoutchouc vulcanisé.

On monte un appareil d'électrodialyse sensiblement

* de la même façon qu'à l'exemple 1, en utilisant les garnitu-

res d'étanchéité préparées ci-dessus et les mêmes types et le même nombre de membranes d'ion que ceux utilisés à l'exemple 1. On mesure ensuite la pression relative de blocage et la fuite interne sensiblement de la même façon qu'à l'exemple 1, et on trouve qu'elles sont de 1,8 bar et de 2 ml/minute/

compartiment, respectivement.

On charge de l'eau de mer et on applique une tension en courant continu sensiblement de la même façon et dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1, pour effectuer une opération continue de 10 jours. La concentration moyenne

de chlorure de sodium est de 191 g/litre.

On démonte ensuite l'appareil d'électrodialyse. On observe quelques fissures sur les parties des membranes d'échange d'ion o elles sont en contact avec les cordons saillants des intercalaires et avec les barbes en saillie du caoutchouc vulcanisé, ces cordons et barbes en saillie ayant

été observés après la fabrication des garnitures d'étan-

chéité. On observe, en outre, autour des parties fendues, un

gonflement des membranes.

On reprend quatre fois la séquence qui consiste à monter l'appareil d'électrodialyse, à le faire fonctionner pendant 10 jours et à le démonter, pour vérifier la pression de blocage, la fuite interne et la concentration de chlorure

de sodium. Les résultats obtenus sont indiqués au tableau 2.

Tableau 2

Pression Fuite interne Concentration relative (ml/mn/ de chlorure de blocage compartiment) de sodium (bar) (g/l) Premier 1,5 2,0 191 montage Deuxième 1,6 2,3 188 montage Troisième 1,7 2,4 187 montage Quatrième 1,6 2,5 185 montage I Cinquième 1,7 2,8 182 montage Après achèvement du cinquième fonctionnement, de 10 jours, on démonte l'appareil d'électrodialyse. On observe de nombreuses fissures sur -les parties de membranes d'échange d'ion o elles sont en contact avec les cordons en saillie des intercalaires et en contact avec les barbes en saillie des intercalaires, ces cordons et ces barbes en saillie ayant

été observés après la fabrication des garnitures d'étan-

chéité. On observe en outre des piqûres sur quatre membrane

d'échange d'ion. De plus, autour des parties mentionnées ci-

dessus, les membranes d'échange d'ion sont légèrement gon-

flées. La hauteur de la partie gonflée, de chacune des mem-

branes, représente de 0,1 mm à 0,2 mm environ, telle que mesurée par rapport à chacune des membranes placées sur un

plan horizontal.

Exemple comparatif 2 On insère le même filet intercalaire que celui utilisé à l'exemple 1 dans le même cadre de garniture que celui utilisé à l'exemple 1, tout en laissant un jeu de 1 mm entre l'intercalaire et la périphérie intérieure du cadre de

la garniture, le long de toute la périphérie de l'interca-

laire, comme représenté à la figure 9.

Puis on forme neuf joints adhésifs (voir la référence 18c à la figure 9) entre le cadre de la garniture et l'intercalaire, en utilisant un produit adhésif de type époxyde (ARALDITE STANDARD R, fabriqué et vendu par Ciba Geigy Co., Suisse) pour lier l'intercalaire au cadre de la garniture. Le diamètre de chacun des joints adhésifs 18c est

de 15 mm environ.

On reprend sensiblement le même mode opératoire que celui mentionné cidessus, pour préparer 300 garnitures d'étanché&étanchéité destinées à être utilisées dans un

appareil d'électrodialyse.

L'épaisseur moyenne des joints adhésifs 18c de

chacune des garnitures d'étanchéité préparées est de 0,6 mm.

Les épaisseurs des joints adhésifs 18c de chacune des garnitures d'étanchéité ont une répartition large allant d'une épaisseur minimum de 0,51 mm à une épaisseur maximum de

0,72 mm.

On monte un électrodialyseur sensiblement de la même façon qu'à l'exemple 1, en utilisant les garnitures d'étanchéité préparées ci-dessus et les mêmes types et le même nombre de membranes d'échange d'ion que ceux utilisés à l'exemple 1. On reprend sensiblement le même mode opératoire qu'à l'exemple 1, pour mesurer la pression de blocage et la fuite initiale. On trouve que la pression de blocage, en valeur relative, et que la fuite initiale sont de 2 bar et de ml/minute/compartiment, respectivement. Comme la valeur de la fuite interne est grande, telle que mentionnée ci-dessus, on démonte l'appareil pour rechercher la cause de cette grande fuite interne. On observe de nombreuses fissures et piqQres sur les parties des membranes d'échange d'ion o elles sont en contact avec les joints adhésifs en la résine

époxyde.

37- 2642985

EYc-mple 4 On reprend sensiblement le même mode opératoire que celui décrit à l'exemple 1, pour fabriquer 300 garnitures d'étanchéité, si ce n'est que l'élément de liaison en élastomère thermoplastique est formé le long de la périphérie des parties du filet intercalaire, seulement sur ses parties qui sont disposées dans les recoins latéraux, comme représenté à la figure 10. Les parties de. liaison du cadre et

de l'intercalaire ont une épaisseur moyenne de 0,510 mm.

A la figure 10, la référence 12 représente le cadre de garniture en caoutchouc vulcanisé, la référence 13 les orifices de communication latéraux, la référence 16 les orifices, la référence 15 les parties du filet intercalaire qui sont disposées dans les recoins latéraux, la référence 14 une partie centrale du filet intercalaire qui est disposée dans l'ouverture centrale et la référence 18a l'élément de

liaison en élastomère thermoplastique.

On monte un appareil d'électrodialyse de la même façon qu'à l'exemple 1, en utilisant les garnitures d'étanchéité préparées ci-dessus et les mêmes types et le même nombre de membranes d'échange d'ion que ceux utilisés à l'exemple 1. La durée nécessaire pour monter l'appareil

d'êlectrodialyse est de 8 heures avec deux ouvriers.

On reprend sensiblement le même mode opératoire qu'à i'exemple 1, pour mesurer la pression de blocage et la fuite interne. on trouve que la pression de blocage, en valeur relative, et que la fuite interne sont de 1,3 bar et de 1,5 ml/minute/compartiment, respectivement. On effectue l'électrodialyse de l'eau de mer pendant 10 jours dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1. On trouve que la concentration moyenne de chlorure de sodium est de 197 g/litre. Quand on démonte l'électrodialyseur, on n'observe pas de rupture des parties de liaison cadre-intercalaire, ni

de déformations de la membrane d'échange d'ion et de l'inter-

calaire.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Garniture d'étanchéité destinée à être utilisée

dans un appareil d'électrodialyse, contenant plusieurs mem-

branes échangeuses de cation et d'anion montées en alternance et entre lesquelles sont interposées des garnitures d'étan- chéité, caractérisée en ce qu'elle comprend: un cadre (12) en caoutchouc naturel ou synthétique ou en résine synthétique, ayant une ouverture centrale (12b) et des recoins latéraux (12a) ménagés dans les parties périphériques intérieures du cadre (12) et ayant des orifices latéraux de communication (13), les recoins latéraux (12a) étant en face de l'ouverture centrale (12b), les recoins latéraux (12a) servant de moyens d'amenée d.'un liquide à électrodialyser à l'ouverture centrale (12b), et de moyens d'évacuation d'un liquide électrodialysé par cette ouverture initiale (12b); et un filet intercalaire (14), en résine synthétique, disposé dans le cadre (12) et placé dans l'ouverture centrale (12b) ou, à la fois, dans l'ouverture centrale (12b) et dans les recoins latéraux (12a), de manière à ménager un jeu le long de toute la périphérie du filet intercalaire (14) entre le filet intercalaire (14) et le cadre (12), caractérisée en ce que le jeu est empli entièrement ou partiellement d'(un élément de liaison (18a) en élastomère

thermoplastique, qui relie la périphérie du filet inter-

calaire (14) et la périphérie intérieure du cadre (12) de manière à ménager une liaison entre le filet intercalaire

(14) et le cadre (12).

2. Garniture d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de liaison en élastomère thermoplastique a une dureté A de 30 & 95 , telle que mesurée à 20 C par le procédé prescrit aux normes

industrielles japonaises JIS K6301.

3. Garniture d'étanchéité suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la résine synthétique

formant le filet intercalaire est une polyoléfine.

4. Garniture d'étanchéité suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le cadre

comprend des premiers et deuxièmes côtés opposés et des troisièmes et quatrièmes côtés opposés, les premiers et deuxièmes côtés opposés et/ou les troisièmes et quatrièmes côtés opposés ayant les recoins latéraux et les orifices de

communication latéraux.

5. Garniture d'étanchéité suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le filet

intercalaire est placé à la fois dans l'ouverture centrale et les recoins latéraux et chaque partie du filet intercalaire,

qui est placée dans les recoins latéraux, a un orifice.

6. Garniture d'étanchéité suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément de

liaison en élastomère thermoplastique est formé d'au moins un élément choisi parmi un élastomère thermoplastique en polystyrène, un élastomère thermoplastique en polyester, un élastomère thermoplastique en polyoléfine, un élastomère

thermoplastique en polyuréthanne et un élastomère thermo-

plastique en 1,2-polybutadiène.

7. Garniture d'étanchéité suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une partie du

bord du filet intercalaire est noyée dans l'élément de

liaison en élastomère thermoplastique.