FR2719237A1 - Feuille de filtration en fibre aramide, procédé pour sa préparation, procédé de réduction du diamètre d'une fibre aramide et fibre ainsi obtenue, élément de filtre, procédé de traitement d'un fluide l'utilisant. - Google Patents
Feuille de filtration en fibre aramide, procédé pour sa préparation, procédé de réduction du diamètre d'une fibre aramide et fibre ainsi obtenue, élément de filtre, procédé de traitement d'un fluide l'utilisant. Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention concerne une feuille de filtration en fibre polymérique, en particulier aramide, ayant une grandeur relativement petite des pores et une grande uniformité des pores. Selon l'invention, on prépare des fibres aramides d'un diamètre réduit dont on forme la feuille de filtration permettant de traiter un fluide. L'invention s'applique notamment à la réduction du titre contre des bactéries très petites telles que Pseudomonas diminuta.
Description
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La présente invention se rapporte à des feuilles fibreuses de filtration. En particulier, la présente invention se rapporte à une feuille en fibre polymérique, en particulier une feuille en fibre aramide, ainsi qu'à une méthode de préparation et d'utilisation d'une telle feuille,
en particulier en tant que milieu de filtration.
De nombreuses feuilles fibreuses de filtration ont été préparées d'une grande variété de fibres comme des fibres de verre, de polyéthylene, de polypropylene, de polyester et aramide. Tandis que ces feuilles sont appropriées pour de nombreuses applications, en particulier de nombreuses applications de filtration, elles sont généralement incapables d'éliminer en toute fiabilité de petites matières
particulaires et bactéries de la grandeur du micron et en-
dessous. Tandis que l'épaisseur d'une telle feuille fibreuse pour être augmentée pour compenser la relativement grande taille des pores de la feuille, la résistance à l'écoulement de la feuille devient alors trop élevée. Cette inaptitude à préparer des feuilles fibreuses de filtration ayant une grandeur suffisamment petite des pores résulte généralement du fait que l'on ne dispose pas d'une fibre d'un diamètre suffisamment petit par le fait que la grandeur des pores d'une feuille fibreuse de filtration est en rapport, à un certain point, avec le diamètre de la fibre utilisée pour préparer une telle feuille, i.e. des fibres d'un diamètre uniformément plus petit permettront plus facilement la préparation de feuilles fibreuses de filtration d'une
grandeur uniformément plus petite des pores.
Tandis que de nombreuses fibres organiques comme le polyéthylene et le polypropylene sont disponibles en tant que fibres coupées discontinues ayant des diamètres au-delà d'environ 8 pm, on dispose de fibres de verre ayant des diamètres d'environ 0,25-4 pm. Ainsi, les fibres de verre étaient généralement le matériau de choix dans la construction de feuilles fibreuses de filtration ayant les plus fines grandeurs de pores, bien que d'une grandeur
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insuffisamment petite des pores pour éliminer les matières
particulaires et les bactéries très petites.
Tandis que les feuilles fibreuses de verre sont capables d'offir la grandeur plus petite souhaitable des pores en comparaison avec les feuilles fibreuses polymériques, les feuilles fibreuses de verre souffrent de nombreux inconvénients de performance en comparaison avec les feuilles fibreuses polymériques. Par exemple, les feuilles fibreuses de verre sont relativement cassantes et nécessitent un soin extrême lors de leur manipulation. En résultat, les feuilles fibreuses de verre sont difficiles à convertir en structures ondulées pour des éléments de filtre sans introduire des fissures dans les feuilles, en particulier dans la préparation d'éléments de filtre de petit rayon, avec perte conséquente de l'efficacité de filtration. La fragilité des feuilles fibreuses de verre rend également de telles feuilles sensibles à une rupture lors d'une pulsion de l'écoulement du fluide à travers les feuilles. De plus, les feuilles fibreuses de verre sont sujettes à une réactivité chimique et thermique importante. Par exemple, comme le verre est sujet à une dégradation dans des environnements alcalins, les feuilles fibreuses de verre ne sont pas bien adaptées à de tels environnements. Par ailleurs, des feuilles fibreuses de verre doivent être préparées en utilisant un liant de résine, qui est sujet à une dégradation chimique, peut affecter de façon néfaste la performance et forme une source
potentielle de contamination par lixiviation.
En conséquence, il reste une nécessité d'une feuille fibreuse de filtration ayant une grandeur relativement petite des pores, de préférence suffisamment petite pour éliminer des particules en dessous du micron, en particulier des bactéries, à une résistance raisonnable à l'écoulement à travers la feuille fibreuse. Une telle feuille fibreuse de filtration aura de préférence également un module élevé, ainsi qu'un allongement suffisant afin de résister aux conditions de filtration, comme la pulsion, que l'on peut rencontrer dans des procédés de filtration du commerce. Les
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caractéristiques de manipulation d'une telle feuille fibreuse de filtration doivent également être telles que la feuille puisse être convertie en une structure ondulée pour un élément de filtre sans endommager la feuille d'une quelconque façon, pouvant affecter l'efficacité de filtration. Une résistance à haute température et une bonne stabilité chimique sont d'autres caractéristiques utiles et
souhaitables d'une telle feuille fibreuse de filtration.
La présente invention procure une telle feuille fibreuse de filtration, ainsi qu'une méthode de préparation et d'utilisation d'une telle feuille fibreuse de filtration,
en particulier dans des applications de filtration.
La présente invention procure une feuille de filtration en fibre aramide ayant un point de première bulle d'au moins environ 12 kPa et de préférence un point de bulle à 1500 cc/mn d'au moins environ 25 kPa. La feuille de filtration en fibre aramide a de façon souhaitable un rapport du point de bulle à 1500 cc/mn au point de première bulle d'environ 2 ou moins. Le point de première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn sont tous deux une indication de la grandeur des pores d'une feuille et leur rapport réfléchit l'uniformité souhaitable des pores et la distribution étroite de grandeur des pores de la feuille. La présente feuille de filtration en fibre aramide selon l'invention peut être préparée afin d'avoir une réduction de titre constante et prévisible. Ainsi, la présente feuille de filtration en fibre aramide de l'invention est capable de procurer une étendue de réductions souhaitables de titre d'une manière contrôlée. La présente feuille de filtration en fibre aramide de l'invention peut être caractérisée en ce qu'elle a de façon souhaitable une réduction du titre d'au moins environ 105 et de préférence d'au moins environ 108 ou même 1010 contre Pseudomonas diminuta. En conséquence, la présente feuille de filtration en fibre aramide de l'invention peut être préparée afin d'être capable d'éliminer toutes les bactéries d'un fluide.
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La présente invention procure également une méthode de préparation des fibres aramides qui sont utiles dans la construction de la présente feuille de filtration en fibre aramide de l'invention. Plus particulièrement, la présente invention concerne une méthode de réduction du diamètre des fibres aramides consistant à préparer une dispersion des fibres aramides dans un fluide et à soumettre la dispersion à une fibrillation mécanique dans des conditions suffisantes pour réduire le diamètre moyen des fibres aramides. La présente invention concerne également une méthode de préparation d'une feuille de filtration en fibre aramide consistant à réduire le diamètre des fibres aramides comme décrit ici et à préparer une feuille de filtration en fibre aramide à partir des fibres aramides de diamètre réduit, ainsi qu'un élément de filtre préparé à partir d'une telle feuille de filtration en fibre aramide. La présente invention procure de plus une méthode de traitement d'un fluide par passage d'un fluide à travers la présente feuille de
filtration en fibre aramide de l'invention.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement dans la description explicative
qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est un graphique représentant des courbes montrant la relation entre le temps de résidence dans le broyeur à rotor-stator (mn) utilisé pour préparer les fibres aramide d'une feuille de filtration en fibre aramide et le point de première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn qui en résultent, en kPa, de la feuille de filtration en fibre aramide; - la figure 2 est un graphique représentant des courbes montrant la relation entre le nombre de passages dans l'homogénéiseur que l'on utilise pour préparer les fibres aramides d'une feuille de filtration en fibre aramide et le
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point de première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn qui en résultent, en kPa, de la feuille de filtration en fibre aramide; - la figure 3 est un graphique représentant des courbes montrant la relation entre le nombre de passages dans le microfluidiseur utilisé pour préparer les fibres aramides d'une feuille de filtration en fibre aramide et le premier point de première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn qui en résultent, en kPa, de la feuille de filtration en fibre aramide; - la figure 4 est un graphique représentant des courbes montrant la relation entre la résistance à l'écoulement d'air d'une feuille de filtration en fibre aramide et d'une feuille en fibre de verre de comparaison et le point de première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn, en kPa, des feuilles fibreuses de filtration; - la figure 5 est un graphique semi-logarithmique représentant des courbes montrant la relation entre le point de première bulle, en kPa, de feuilles de filtration en fibre aramide à différents poids de feuille (14-17 et 40 g/m2) et la réduction résultante de titre (contre Pseudomonas
diminuta) des feuilles de filtration en fibre aramide.
La présente invention procure une feuille de filtration en fibre aramide présentant les avantages des feuilles fibreuses en verre et des feuilles fibreuses polymériques et
n'ayant que peu des inconvénients de ces feuilles.
Les feuilles fibreuses très fines de filtration sont préparées à partir de fibres de verre d'un diamètre plus petit que le micron. Ces feuilles fibreuses de verre présentent l'avantage d'une petite grandeur des pores mais elles souffrent d'un inconvénient d'être fragiles et de posséder une grande variété d'autres inconvénients de
manipulation et de performance comme on l'a décrit ci-dessus.
Les très fines feuilles fibreuses polymériques de filtration sont soufflées en phases fondues avec des fibres de plusieurs pm de diamètre et, tandis que de telles feuilles fibreuses polymériques ont de meilleures caractéristiques de
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manipulation que les feuilles fibreuses de verre, de telles feuilles fibreuses polymériques souffraient jusqu'à maintenant des inconvénients d'avoir une relativement grande taille des pores (généralement du fait du diamètre relativement grand des fibres) et une relativement faible efficacité de filtration. La présente invention procure une feuille fibreuse polymérique de filtration, en particulier une feuille de filtration en fibre aramide, ayant une grandeur des pores au moins aussi petite que celle des plus fines feuilles fibreuses de verre tout en conservant sensiblement les bénéfices des feuilles fibreuses polymériques. La présente feuille de filtration en fibre aramide peut avoir une faible résistance à l'écoulement et un faible poids de la feuille et être assez mince tout en présentant encore une efficacité de filtration et un point de bulle inconnus jusqu'à maintenant dans une telle feuille fibreuse de filtration, d'une manière constante et prévisible. En particulier, la présente invention procure une feuille de filtration en fibre aramide ayant un point de première bulle d'au moins environ 12 kPa, de préférence d'au moins environ 25 kPa et mieux d'au moins environ 37 kPa ou
même environ 50 kPa.
La présente feuille de filtration a de façon souhaitable un rapport du point de bulle à 1500 cc/mn au point de première bulle d'environ 2 ou moins, de préférence d'environ 1,6 ou moins. Le point de première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn sont une indication de la grandeur des pores d'une feuille et leur rapport réfléchit l'uniformité des pores et l'étroitesse de la distribution de
grandeur des pores de la feuille.
Les mesures du point de bulle peuvent être effectuées comme décrit dans la norme américaine ASTM F316-86, le point de première bulle étant la pression appliquée qui a pour résultat la formation de la première bulle à travers la feuille qui est mouillée à l'alcool, et le point de bulle à 1500 cc/mn étant la pression appliquée ayant pour résultat le
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passage de 1500 cc/mn d'air à travers la feuille qui est mouillée à l'alcool, i.e. l'écoulement général d'air à travers la feuille indiquant l'expulsion sensiblement de la totalité du liquide de mouillage d'alcool des pores de la feuille. Toutes les valeurs de point de bulle données ici pour décrire et illustrer la présente invention réfléchissent des valeurs déterminées de cette manière en utilisant de l'éthanol de qualité de laboratoire en tant que liquide mouillant. La présente feuille de filtration en fibre aramide possède un point de première bulle plus haut que celui qui peut être obtenu avec des feuilles de filtration en fibre aramide conventionnelle, c'est-à-dire d'au moins environ 12 kPa et de préférence plus élevé que celui qui peut être obtenu avec des feuilles en fibre de verre, c'est-à-dire d'au moins environ 25 kPa. De même, la présente feuille de filtration en fibre aramide possède de manière souhaitable un point de bulle à 1500 cc/mn plus élevé que celui qui peut être obtenu avec des feuilles de filtration en fibre aramide conventionnelle, c'est-à-dire au moins environ 25 kPa, et encore de façon encore plus souhaitable, plus élevé que celui qui peut être obtenu avec des feuilles en fibre de verre, c'est-à-dire au moins environ 50 kPa et de préférence au moins environ 75 kPa. La présente invention permet la préparation d'une feuille de filtration en fibre aramide ayant un point de première bulle et un point de bulle à 1500 cc/mn d'un ordre de grandeur plus élevé que les feuilles
de filtration en fibre aramide conventionnelle.
La présente invention est capable de procurer une telle feuille de filtration en fibre aramide tout en maintenant sensiblement l'uniformité des pores et l'étroitesse de la distribution de grandeur des pores des feuilles de filtration en fibre aramide conventionnelles. En particulier, la présente feuille de filtration a de façon souhaitable un rapport du point de bulle à 1500 cc/mn au point de première
bulle d'environ 2 ou moins, mieux d'environ 1,6 ou moins.
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La feuille de filtration en fibre aramide selon l'invention est capable d'éliminer les bactéries des fluides dans une grande variété de procédés de filtration. Plus particulièrement, la présente feuille de filtration est capable de procurer une largeur étendue d'efficacités de filtration, qui sont prévisibles par le point de bulle et en rapport avec celui-ci, à des épaisseurs raisonnables et des poids raisonnables de la feuille, d'une manière constante et prévisible. La présente feuille de filtration sera de façon souhaitable caractérisée par une réduction du titre d'au moins environ 105, de préférence d'au moins environ 108 et
mieux d'au moins environ 1010 contre Pseudomonas diminuta.
Comme Pseudomonas diminuta est généralement acceptée comme la bactérie test la plus petite et la plus pénétrante, sa rétention par un matériau est mise en évidence pour l'aptitude du matériau à produire une élimination absolue des bactéries dans la plupart des applications. Ainsi, la présente invention est généralement capable d'une réduction "absolue" du titre (i.e., > 1010) même contre les plus petites bactéries. La présente invention présente en conséquence une grandeur des pores et une efficacité d'élimination qui ne pouvaient jusqu'à maintenant être
atteintes pour une feuille fibreuse de filtration.
De manière surprenante, une telle réduction du titre peut être obtenue par la présente feuille de filtration en fibre aramide à une épaisseur et une résistance à l'écoulement raisonnables. En particulier, la présente feuille de filtration a de préférence une épaisseur d'environ 500 pm ou moins mieux d'environ 250 Mm ou moins et encore mieux d'environ 125-250 Mm. La présente feuille de filtration a de façon souhaitable une résistance à l'écoulement d'air d'environ 50 kPa ou moins et de préférence elle a une résistance à l'écoulement d'air d'environ 37 kPa ou moins et mieux d'environ 25 kPa ou moins et encore mieux d'environ 12 kPa ou moins. Toutes les valeurs de résistance à l'écoulement d'air (i.e. chute de pression ou AP) indiquées ici pour décrire et illustrer la présente invention
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réfléchissent des valeurs déterminées en utilisant un débit d'air d'environ 8,5 m/mn selon le processus général décrit
dans le brevet U.S. 4 340 479.
La présente feuille de filtration a de manière souhaitable une aire superficielle d'au moins environ m2/g, de préférence d'au moins environ 20 m2/g, déterminée par la technique d'adsorption de gaz BET (Brunauer et autres,
Journal of the American Chemical Society, 60 (Février 1938)).
La mesure de l'aire superficielle de la fibre selon la technique de BET peut être effectuée par tout appareil commercialisé approprié, e.g., Quantachrome Corporation, Numéro de pièce 74031 (tige) et Numéro de pièce 74030 (corps macrocellule). Les mesures d'air superficielles rapportées ici ont été effectuées en utilisant la technique de BET sur
des feuilles totalement formées.
La présente feuille de filtration en fibre aramide peut avoir tout poids approprié de la feuille. Le poids souhaitable de la feuille de la présente feuille de filtration variera selon l'application particulière de la feuille de filtration en fibre aramide. Dans de nombreuses applications, la présente feuille de filtration en fibre aramide aura généralement un poids de la feuille ne dépassant pas environ 110 g/m2 et aura de façon souhaitable un poids de la feuille de pas plus d'environ 55 g/m2, de préférence de pas plus d'environ 44 g/m2 et mieux de pas plus d'environ 22 g/m2. Tandis que la présente feuille de filtration peut avoir un poids de la feuille de moins d'environ 11 g/m2, une telle feuille aura typiquement un poids d'au moins environ
11 g/m2, e.g., environ 16-32 g/m2.
En général, la présente feuille de filtration en fibre aramide aura un poids de la feuille aussi faible que possible, en rapport avec la performance reproductible de filtration. Un poids plus faible de la feuille aura typiquement pour résultat une plus faible résistance à l'écoulement et une feuille plus mince ce qui réduira à son tour les prix du matériau et permettra la plus facile manipulation de la feuille, en particulier la plus facile
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ondulation de la feuille, sans l'endommager pour une utilisation dans une cartouche de filtre. Par ailleurs, cela procurera une plus grande aire superficielle du filtre et une plus longue durée d'utilisation. De manière surprenante, les propriétés souhaitables de la feuille de filtration en fibre aramide de la présente invention, comprenant des efficacités constantes et prévisibles d'élimination, peuvent être atteintes à de très faibles poids de la feuille, e.g.,
n'atteignant qu'environ 11 g/m2 et moins.
La présente invention procure également une méthode de préparation des fibres aramides qui sont utiles dans la construction de la feuille selon la présente invention. Plus particulièrement, la présente invention concerne une méthode de réduction du diamètre des fibres aramides consistant à préparer une dispersion des fibres aramides dans un fluide et à soumettre la dispersion à une fibrillation, en particulier une fibrillation mécanique en utilisant des conditions suffisantes pour réduire le diamètre moyen des fibres aramides. La présente invention concerne également une méthode de préparation d'une feuille consistant à réduire le diamètre des fibres aramides comme décrit et à préparer une feuille de filtration à partir des fibres aramides de
diamètre réduit.
Les fibres aramides sont des fibres de poly(paraphénylène téréphtalamide) et composés en rapport o la majorité des groupes amide sont directement attachés à deux cycles aromatiques. Les fibres aramides sont commercialisées sous le nom de fibres Kevlar (DuPont,
Wilmington, Delaware), fibres Twaron Akzo, (Arnhem, Pays-
Bas), fibres Apyeil (Unitika, Osaka, Japon) et fibres Conex (Teijin, Osaka, Japon). Tandis que toute fibre aramide appropriée peut être utilisée avec la présente invention, on utilise de préférence pour la présente invention les fibres
aramides Kevlar 361 et Tawron 1094.
Les fibres aramides utiles dans le contexte de la présente invention peuvent être de toute longueur appropriée et ce seront typiquement des fibres coupées ayant environ
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1 mm de long. En général, des fibres plus courtes telles que des fibres ayant des longueurs d'environ 1 mm ou moins sont
de façon souhaitable utilisées pour la présente invention.
L'utilisation des fibres plus courtes peut avoir pour résultat une diminution ou permet même d'éviter des emmêlements non souhaitables pendant la préparation de la présente feuille de filtration en fibre aramide et peut mener à la préparation d'une feuille fibreuse de filtration plus mince ayant une résistance réduite à l'écoulement, tout en conservant les propriétés souhaitables de la feuille de
filtration en fibre aramide de la présente invention.
La réduction du diamètre des fibres aramides peut être effectuée en soumettant toute dispersion appropriée des fibres aramides, e.g., des dispersions aqueuses d'environ 20 g/l ou moins, de préférence d'environ 2 g/l à environ g/l, à tout moyen approprié de fibrillation dans des conditions suffisantes pour réduire le diamètre moyen des fibres aramides. Cette fibrillation est de préférence effectuée en soumettant la dispersion des fibres aramides à un taux de cisaillement d'au moins environ 10 000 s-1, mieux d'au moins environ 20 000 s-1 et encore mieux d'au moins 000 s-1. Un telle fibrillation peut être effectuée par tout dispositif approprié comme un mélangeur à broyeur, en particulier Kady Mill Modèle L (Kinectic Dispersion Corp., Scarborough, Maine), pendant une période suffisante de temps, e.g., environ 1-3 heures, un homogénéiseur, en particulier, un homogénéiseur Union HTD28 (Union Pump Co., North Andover, Massachusetts), pendant un nombre suffisant de passages, e.g., environ 1-50 passages, ou bien un microfluidiseur, en particulier un Microfluidiseur Modèle M110Y ou Ml10EH (Microfluidics International Corp., Newton, Massachusetts), sur un nombre suffisant de passages, e.g. environ 1-50
passages ou plus.
On a trouvé que le temps de traitement était directement en rapport avec l'efficacité de filtration de la feuille résultante de filtration préparée à partir des fibres aramides traitées. Ainsi, par exemple, il est possible de
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procurer une feuille de filtration ayant une réduction constante et prévisible du titre en contrôlant le temps de traitement des fibres aramides dans un équipement donné en
conditions constantes de fonctionnement.
L'utilisation d'un homogénéiseur ou d'un micro- fluidiseur pour traiter les fibres aramides dans le contexte la présente invention est préférée car un tel équipement donne des fibres ayant une distribution plus étroite de diamètres et, par conséquent, généralement un feuille de filtration ayant une distribution plus étroite de grandeur des pores. L'homogénéiseur fonctionne de préférence avec une chute de pression à travers l'homogénéiseur d'environ 50 000 à environ 70 000 kPa. De même, le microfluidiseur fonctionne de préférence avec une chute de pression à travers le microfluidiseur d'environ 70 000 à environ 115 000 kPa. De plus basses pressions peuvent être utilisées; cependant, plus de cycles ou de passages à travers l'homogénéiseur ou le microfluidiseur peuvent alors être requis pour obtenir un
diamètre réduit similaire pour les fibres.
La fibrillation mécanique dans le contexte de la présente invention est assez différente du mélange qui a typiquement lieu dans des procédés de fabrication de papier du type Fourdrinier conventionnels qui utilisent des mélangeurs à faible cisaillement comme le mélangeur batteur Cowles . De tels mélangeurs à faible cisaillement peuvent cependant être utilisés pour préparer une dispersion initiale des fibres aramides avant de soumettre la dispersion à la fibrillation mécanique selon la présente invention. Par exemple, une dispersion de fibres aramides peut être préparée par un mélange à faible cisaillement, e.g., par l'utilisation d'un mélangeur batteur Cowles , à une concentration pouvant atteindre environ 20 g/l, de préférence d'environ 2,5-15 g/l et mieux d'environ 2,5 -10 g/l. Un tel mélange à faible cisaillement sera typiquement effectué jusqu'à ce qu'une dispersion satisfaisante soit atteinte, e.g. qu'il ne reste plus d'amas facilement apparent dans la dispersion, lequel point sera typiquement atteint en une heure ou deux. La
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dispersion peut alors être diluée avant d'être soumise au procédé de fibrillation selon la présente invention, comme on
l'a décrit dessus.
La présente invention procure en conséquence une fibre aramide qui peut être formée en une feuille de filtration en fibre aramide selon la présente invention. En particulier, la fibre aramide de la présente invention est caractérisée en ce qu'on peut la former en une feuille fibreuse de filtration ayant une épaisseur ne dépassant pas environ 500 pm et ayant un point de première bulle d'au moins environ 12 kPa et de préférence d'au moins environ 25 kPa. Mieux, la fibre aramide est telle que la feuille fibreuse de filtration qui en est formée a additionnellement un point de bulle à 1500 cc/mn
d'au moins environ 25 kPa ou mieux d'au moins environ 50 kPa.
De façon surprenante, la présente invention permet de réduire le diamètre des fibres aramides sans affecter sensiblement d'autres caractéristiques souhaitables des fibres aramides, comprenant le module élevé, un allongement raisonnable, une résistance à haute température et une bonne stabilité chimique de ces fibres. Ainsi, des feuilles fibreuses de filtration préparées à partir de telles fibres aramides conservent les propriétés souhaitables des feuilles conventionnelles de filtration en fibre aramide tout en présentant également de meilleures caractéristiques de
grandeur des pores et de distribution de grandeur des pores.
La présente feuille de filtration peut être préparée à partir de telles fibres aramides d'un diamètre réduit par des techniques de formation d'une feuille fibreuse de filtration qui sont bien connues, comme des procédés conventionnels de fabrication de papier du type Fourdrinier. Contrairement aux feuilles fibreuses de verre, les présentes feuilles ne nécessitent pas de résine liante ajoutée pour maintenir une feuille stable de filtration. Tandis qu'une résine liante n'est généralement pas nécessaire dans ce but, elle peut néanmoins être utilisée pour la préparation de la présente feuille afin d'améliorer les propriétés mécaniques, en
particulier les propriétés de traction de la feuille.
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Comme la présente feuille de filtration est hydrophile et mouillable par l'eau, les tests de la feuille fibreuses peuvent commodément être effectués en utilisant de l'eau. En particulier, la résistance à l'écoulement et l'intégrité de la présente feuille de filtration peuvent être évaluées en
utilisant de l'eau. La présente feuille de filtration en fibre aramide est de préférence
conjuguée à une couche conventionnelle de support, en particulier quand la présente feuille est préparée sans ajouter de résine liante. La couche de support peut se composer de toute structure poreuse appropriée qui offre les caractéristiques souhaitées de support sans affecter de façon néfaste les propriétés souhaitables de la présente feuille, e.g., sans affecter de façon importante et néfaste la résistance à l'écoulement (AP). Des matériaux appropriés pour la couche de support comprennent des
polymères comme aramid, polyester, polyéthylene, poly-
propylene et polyamide. De manière idéale, la couche de support doit être de la même composition que la feuille fibreuse polymérique de filtration, bien que le polyester soit généralement un matériau souhaitable de support, quelle que soit la composition de la feuille fibreuse polymérique de filtration. Dans les exemples indiqués ici, un matériau de support de polyester a été utilisé pour préparer les feuilles
de filtration en fibre aramide de la présente invention.
La présente invention procure de plus une méthode de traitement d'un fluide par passage du fluide à travers la présente feuille. En particulier, la filtration d'un fluide par son passage à travers la présente feuille permet de réduire la quantité des bactéries dans le fluide. Ainsi, la présente méthode de filtration consiste à faire passer un fluide qui contient des bactéries au-delà de 102/ml ou même au-delà de 104/ml à travers la présente feuille de filtration en fibre aramide de manière que le fluide ait moins de 102/ml après passage à travers la présente feuille de filtration, de préférence de manière que le fluide ne contienne plus de
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bactérie après son passage à travers la présente feuille de filtration. La feuille de la présente invention peut être de toute configuration et être utilisée dans la construction de tous les éléments appropriés de filtre par des techniques qui sont bien connues. La présente feuille est de façon inhérente autonome; cependant, la feuille est de préférence conjuguée à une grande variété de matériaux de support pour une
utilisation seule ou dans un élément approprié de filtre.
La présente feuille fibreuse polymérique de filtration peut être utilisée dans des filtres appropriés, des cartouches de filtration et analogues. La présente feuille peut être utilisée dans des applications de filtration en cul-de-sac, ainsi que dans des applications de filtration à
écoulement tangentiel ou croisé.
On peut s'attendre à ce que la présente feuille de filtration en fibre aramide soit particulièrement utile dans des éléments de filtre, comme des cartouches de filtre, qui sont généralement décrits dans le brevet U. S. 4 340 479. Les éléments préférés de filtre utilisant la présente feuille comprennent la présente feuille, o les côtés de la feuille ont été mis en recouvrement et scellés pour former une configuration tubulaire ayant une surface extérieure, un intérieur et deux extrémités, et des capuchons extrêmes scellés aux extrémités du tube, ou au moins l'un des capuchons extrêmes a une ouverture centrale permettant l'accès à l'intérieur du tube, et tous les joints sont étanches aux fluides. La présente feuille de filtration est de préférence ondulée ou plissée dans un tel élément de filtre afin de donner une grande aire superficielle pour le volume de l'élément de filtre. Au moin l'un des côtés de la feuille peut être conjugué à une couche poreuse de support et, dans une telle situation, la feuille de filtration en fibre aramide et la couche poreuse de support seront généralement toutes les deux ondulées. L'élément de filtre peut comprendre une seule feuille de la présente invention ou mieux comprendre plusieurs de ces feuilles conjuguées. Quand
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il y a plusieurs feuilles de filtration en fibre aramide dans l'élément de filtre, les feuilles peuvent être séparées par une couche poreuse de support à laquelle est conjuguée chaque feuille o lorsqu'il y a deux feuilles de filtration en fibre aramide, les feuilles peuvent être positionnées de manière
qu'il n'y ait pas de couche poreuse de support entre elles.
Les autres aspects de l'élément de filtre peuvent être de toute construction appropriée et ils peuvent être préparés en tout matériau approprié. Par exemple, les capuchons extrêmes peuvent être préparés en une matière thermoplastique appropriée, comme une polyoléfine, un polyamide et un polyester, en particulier, le téréphtalate de polybutylène glycol ou le téréphtalate de polyethylène glycol. L'élément de filtre peut être construit en utilisant des techniques qui
sont bien connues.
On peut s'attendre également à ce que la présente feuille de filtration en fibre aramide soit utile dans des éléments de filtre enroulés en hélice, comme des diaphragmes de filtre. De tels éléments de filtre sont généralement décrits dans le brevet U.S. 5 290 446. Des éléments de filtre enroulés en hélice selon la présente invention comprendront typiquement la présente feuille de filtration en fibre aramide qui est enroulée en hélice autour d'un tube creux perméable pour former un recouvrement de 0 à environ 95 % de la largeur de la feuille de filtration. Il peut y avoir une ou plusieurs de ces feuilles de filtration enroulées en hélice, et il y a de préférence au moins une couche de diffusion qui permet l'écoulement latéral du fluide dans l'élément de filtre placé entre la feuille de filtration et le tube creux perméable et/ou entre des feuilles successives
de filtration.
Les exemples qui suivent illustreront mieux la présente invention et bien entendu ils ne doivent pas être pris comme
en limitant du cadre d'une quelconque façon.
Exemple 1 Cet exemple illustre l'état courant de la technique des feuilles fibreuses en verre et en aramid. Plus
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particulièrement, cet exemple montre certaines des meilleures propriétés pouvant être obtenues avec des feuilles fibreuses de filtration préparées à partir de fibre de verre et de
fibre aramid d'une manière conventionnelle.
Des microfibres de verre Code 90 de Schuller (Schuller, Waterville, Ohio) ont environ 0,25 pm de diamètre et ce sont les fibres les plus fines qui sont commercialisées. Une feuille de filtration a été préparée à partir de telles microfibres de verre dans une tentative pour obtenir le plus haut point de première bulle possible pour une telle feuille fibreuse de filtration. Des feuilles fibreuses de filtration ont de même été préparées à partir de fibres aramides en Kevlar 361. De telles feuilles de filtration en fibre aramide préparées de manière conventionnelle sont commercialisées en tant que milieu de filtration Ultisep
(Pall, Glen Cove, New York).
Les propriétés de ces feuilles fibreuses traditonnelles
préparées en verre et en aramid sont données au Tableau 1.
Tableau 1
Echantillon Poids de la Point Point de 1500 cc/mn PB 1ère bulle feuille première bulle à PB lre bule (g/m2] bulle kPa 1500 cc/mn kPa Verre 18 21 44 2,1 aramid 54-75 4-6 10-16 2,7-3,2 Comme cela est apparent des propriétés de ces feuilles fibreuses en verre et en aramid traditionnellement préparées, la feuille fibreuse en verre ayant la plus petite grandeur des pores a une grandeur des pores considérablement plus petite en comparaison avec la feuille fibreuse en aramid de la plus petite grandeur des pores. De plus amples augmentations du poids de la feuille fibreuse en verre n'ont aucun effet bénéfique sur l'augmentation des points de bulle
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et ne servent qu'à augmenter l'épaisseur et la résistance à
l'écoulement (AP).
Exemple 2
Cet exemple illustre la préparation de feuilles de filtration en fibre aramide selon la présente invention utilisant un mélangeur à broyeur à rotor-stator à fort cisaillement pour préparer les fibres aramides de diamètre
réduit qui forment les feuilles fibreuses de filtration.
Trois lots identiques de dispersions aqueuses ont été préparés de 10,0 g/l de fibres aramides Twaron 1094. Chacune de ces trois dispersions de fibres aramides a été soumise à un traitement dans un mélangeur à broyeur Kady Mill Modèle L pendant les temps indiqués de 0, 60 ou 120 minutes aux conditions maximales spécifiées par le fabricant de l'équipement, c'est-à-dire aux environ de 2750 m/mn de vitesse de pointe. Chacun des trois échantillons de fibre aramide a alors été utilisé pour préparer une feuille fibreuse de filtration sans y ajouter de résine liante, en utilisant des techniques conventionnelles de préparation de feuilles fibreuses de filtration, comme cela est révélé dans le brevet U.S. 4 523 995. Les propriétés physiques des feuilles fibreuses de filtration ont été mesurées pour déterminer l'épaisseur, le poids de la feuille, l'aire superficielle, le point de la première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn (mouillées à l'alcool), le rapport du point de bulle à 1500 cc/mn et du point de la première bulle et la résistance à l'écoulement d'air (AP). Les résultats de
ces mesures sont donnés au Tableau 2.
Tableau 2
Echantillon Durée du Epaisseur Poids de Aire Point de point de PB 1500 cc/mn AP traitement (Mm) la feuille super- première bulle à PB lère (kPa) de broyage (g/m2) ficielle bulle 1500 cc/mn (nm) (m2/g9) (kPa) (kPa)
2A 0 229 38 12,2 8,0 12,6 1,6 2,0
2B 60 178 38 20,3 28,3 48,9 1,7 10,0
2C 120 178 38 24,8 40,1 69,5 1,7 15,4
2D 180 178 38 50,3 89,2 1,7 18,7
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Les résultats indiqués au Tableau 2 sont représentés sur le graphique de la figure 1, o le point de la première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn (en kPa) ont été représentés en fonction du temps de résidence dans le broyeur (mn). Les points de la première bulle sont représentés par les cercles sur la figure 1, tandis que les points de bulle à
1500 cc/mn sont représentés par les croix sur la figure 1.
Les résultats ci-dessus ainsi que la figure 1 indiquent que le traitement des fibres aramides du commerce dans un mélangeur à broyeur rotor-stator réduit de manière significative et contrôlable le diamètre de fibre des fibres aramides et permet la préparation de feuilles fibreuses de filtration ayant une grandeur des pores plus petite inconnue jusqu'à maintenant (qui est réfléchie par le point de la première bulle) tout en offrant une distribution étroite de grandeur des pores (réfléchie par le rapport du point de bulle à 1500 cc/mn et de la première bulle). L'augmentation du temps de résidence dans le broyeur a eu pour résultat des fibres aramides d'un diamètre de plus en plus petit d'une manière régulière comme cela est réfléchi par l'augmentation de l'aire superficielle et des points de bulle, donnant des feuilles fibreuses de filtration ayant des grandeurs de plus en plus petites des pores et des efficacités de plus en plus
élevées de filtration.
Exemple 3 Cet exemple illustre la préparation de feuilles de filtration en fibre aramide selon la présente invention, en utilisant un homogénéiseur pour préparer les fibres aramides de diamètre réduit qui forment les feuilles fibreuses de
filtration.
Quatre lots identiques de dispersions aqueuses ont été préparés de 2,5 g/l de fibres aramides Twaron 1094. Chacune de ses quatres dispersions de fibres aramides a été soumise à un traitement dans un homogénéiseur Union HTD28 sur le nombre indiqué de passages de 0, 8, 16 ou 24 passages aux conditions maximales de fonctionnement spécifiées par le fabricant de l'équipement, c'est-à-dire aux environ de
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62000 kPa. Chacun des quatre échantillons de fibres aramides a alors été utilisé pour preparer une feuille fibreuse de filtration, sans ajouter de résine liante, en utilisant des techniques conventionnelles de préparation de feuilles fibreuses de filtration comme à l'Exemple 2. Les propriétés physiques des feuilles fibreuses de filtration ont été mesurées pour déterminer l'épaisseur, le poids de la feuille, l'aire superficielle, le point de la première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn (mouillées à l'alcool), le rapport du point de bulle à 1500 cc/mn et du point de la
première bulle et la résistance à l'écoulement d'air (AP).
Les résultats de ces mesures sont donnés au Tableau 3.
Tableau 3
Echantillon Nombre Epaisseur Poids de Aire Point point de PB 1500 cc/mn AP passages (Um) la feuille super- première bulle à PB lère (kPa) homogé(g/m2) ficielle bulle 1500 cc/mn néiseur (m2/g) (kPa) (kPa)
3A 0 229 40 12,2 8,0 12,6 1,6 2,01
3B 8 229 40 18,3 31,6 54,8 1,7 10,07
3C 16 229 40 24,2 50,0 82,2 1,6 17,8
3D 24 229 40 28,6 63,5 96,1 1,5 21,4
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Les résultats montrés au Tableau 3 sont représentés sur le graphique de la figure 2, o les points de la première bulle et à 1500 cc/mn (en kPa) ont été représentés en fonction du nombre de passages dans l'homogéniseur. Les points de la première bulle sont représentés par les cercles sur la figure 2 tandis que les points de bulle à 1500 cc/mn sont représentés par les croix sur la figure 2. Comme cela est apparent des résultats ci-dessus et du graphique de la figure 2, le passage des fibres aramides du commerce à travers un homogénéiseur réduit de manière significative et contrôlable le diamètre des fibres aramides et permet la préparation de feuilles fibreuses de filtration d'une grandeur plus petite des pores, inconnue jusqu'à maintenant (qui est réfléchie par le point de la première bulle) tout en donnant une distribution étroite de grandeur des pores (réfléchie par le rapport des points de bulle à 1500 cc/mn et de la première bulle). L'augmentation du nombre de passages dans l'homogénéiseur a eu pour résultat des fibres aramides à diamètre de plus en plus petit d'une manière régulière comme cela est réfléchi par l'augmenation d'aire superficielle et des points de bulle, donnant des feuilles fibreuses de filtration ayant des grandeurs de plus en plus petites des pores et des efficacités de plus en plus élevées de filtration. Exemple 4 Cet exemple illustre la préparation de feuilles de filtration en fibre aramide selon la présente invention utilisant un micro- fluidiseur pour préparer les fibres aramides de diamètre réduit qui forment la feuille fibreuse
de filtration.
Cinq lots identiques de dispersions aqueuses ont été préparés de 2,5 g/l de fibres aramides Twaron 1094. Chacune de ses cinq dispersions de fibres aramides a été soumise à un traitement dans un micro-fluidiseur Microfluidics Modèle MllOY sur le nombre indiqué de passages de 0, 12, 15, 18 ou passages aux conditions maximales de fonctionnement spécifiées par le fabricant de l'équipement, c'est-à-dire aux
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environs de 115000 kPa. Chacun des cinq échantillons de fibre aramide a été alors été utilisé pour préparer une feuille fibreuse de filtration, sans ajouter de résine liante, en utilisant des techniques conventionnelles de préparation de feuilles fibreuses de filtration comme à l'Exemple 2. Les propriétés physiques des feuilles fibreuses de filtration ont été mesurées pour déterminer l'épaisseur, le poids de la feuille, l'aire superficielle, les points de première bulle et de bulle à 1500 cc/mn (mouillées à l'alcool), le rapport des points de bulle à 1500 cc/mn et de première bulle et la résistance à l'écoulement d'air (AP). Les résultats de ces
mesures sont donnés au Tableau 4.
Tableau 4
Echantillon Nombre de Epaisseur Poids de Aire Point de point de PB 1500 cc/mn AP passages (mm) la feuille super- bulle bulle à PB lère (kPa) micro- (g/m2) ficielle première 1500 cc/mn fluidiseur (m2/g) (kPa) (kPa) n
4A 0 229 40 12,2 8,0 12, 6 1,6 2,0
4B 12 229 40 23,4 65,8 100,9 1,5 23,0
4C 15 229 41 26,2 76,5 112,1 1,5 26,5
4D 18 229 42 26,7 87,7 127,5 1,5 34,0
4E 40 216 41 34,0 117,6 158,9 1,4 39,3
h%
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Les résultats montrés au Tableau 4 sontre représentés sur le graphique de la figure 3 o le point de la première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn (en kPa) ont été
représentés en fonction du nombre de passages dans le micro-
fluidiseur. Les points de la première bulle sont représentés par les cercles sur la figure 3 tandis que les points de bulle à 1500 cc/mn sont représentés par les croix sur la figure 3. Comme cela est apparent des résultats ci-dessus et du graphique de la figure 3, le passage des fibres aramides du commerce à travers un micro-fluidiseur réduit de manière significative et contrôlable le diamètre des fibres aramides et permet la préparation de feuilles fibreuses de filtration d'une plus petite grandeur des pores, inconnue, jusqu'à maintenant (réfléchie par le point de la première bulle) tout en offrant une distribution étroite de grandeur des pores (réfléchie par le rapport des points de bulle à 1500 cc/mn de la première bulle). L'augmentation du nombre de passages dans le micro-fluidiseur a eu pour résultat des fibres aramides, d'un diamètre de plus en plus petit d'une manière régulière comme cela est réfléchi par l'augmentation de l'aire superficielle et des points de bulle, donnant des feuilles fibreuses de filtration ayant des grandeurs de plus en plus petites des pores et des efficacités de plus en plus élevées
de filtration.
Exemple 5.
Cet exemple illustre même la préparation de feuilles de filtration en fibre aramide selon la présente invention et la porosité de ces feuilles en fonction de la résistance à l'écoulement d'air en comparaison avec une feuille fibreuse
en verre.
Trois lots identiques de dispersions aqueuses ont été préparés de 2,5 g/l de fibres aramides Twaron 1094 et les dispersions de fibres aramides ont été soumises à un traitement dans un homogénéiseur Union HTD28 sur le nombre indiqué de passages de 8, 16 ou 24 passages, de la même manière qu'on l'a indiqué à l'Exemple 3. Chacun des trois échantillons de fibre aramide a alors été utilisé pour
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préparer une feuille fibreuse de filtration, sans ajouter de résine liante, en utilisant des techniques conventionnelles de préparation de feuilles fibreuses de filtration comme à l'Exemple 2. Dans des buts de comparaison, une feuille fibreuse en verre a de même été préparée. Les propriétés physiques des feuilles fibreuses de filtration ont été mesurées pour déterminer l'épaisseur, le poids de la feuille, l'aire superficielle, le point de la première bulle et le point de bulle à 1500 cc/mn (mouillées à l'alcool), le rapport des points de bulle à 1500 cc/mn et de la première bulle et la résistance à l'écoulement d'air (AP). Les
résultats de ces mesures sont donnés au Tableau 5.
Tableau 5
Echantillon Nombre Epaisseur Poids de Aire Point Point de PB 1500 cc/mn AP PB PB 1ère passages (Mm) la feuille super- première bulle à P lre (kPa) lère/AP homogé- (g/m2) ficielle bulle 1500 cc/mn néiseur (m2/g) (kPa) (kPa) Co
A 8 38 8,7 18,2 22,2 35, 4 1,6 2,0 11,3
B 16 38 7,8 24,2 35,9 58, 5 1,6 3,2 11,2
C 24 51 8,9 28,6 48,1 75, 7 1,6 4,5 10,7
verre -- 229 18 5,8 20,7 43,9 2,1 2,8 7,3
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Les résultats indiqués au Tableau 5 sont représentés sur le graphique de la figure 4 o les points de première bulle et à 1500 cc/mn (en kPa) ont été représentés en fonction de la résistance à l'écoulement d'air à travers la feuille fibreuse de filtration. Les points de première bulle sont représentés par les cercles sur la figure 4 tandis que les points de bulle à 1500 cc/mn sont représentés par les
croix sur la figure 4.
Ces résultats démontrent que la présente feuille de filtration en fibre aramide selon l'invention peut avoir un excellente point de bulle par unité de résistance à l'écoulement d'air en comparaison avec la feuille fibreuse en verre ayant la plus petite grandeur des pores. Par ailleurs, la présente feuille de filtration en fibre aramide selon l'invention peut conserver cet excellent rapport point de bulle/résistance à l'écoulement d'air presque au double du plus fort point de bulle que l'on puisse obtenir pour une feuille fibreuse en verre à un rapport plus grand d'environ % du point de bulle/résistance à l'écoulement d'air. De plus, une telle propriété souhaitable de la présente feuille de fibre aramide peut être obtenue à peu près à un quart de
l'épaisseur d'une feuille fibreuse en verre.
Par ailleurs, comme cela est montré par ces résultats et sur la figure 4, à une résistance équivalente à l'écoulement d'air pour une feuille fibreuse en verre, une feuille de filtration en fibre aramide peut être préparée avec des points de première bulle et de bulle à 1500 cc/mn plus élevés. Il y a également une grande différence d'aire superficielle (de l'ordre de quatre fois) et de densité entre la présente feuille de filtration en fibre aramide et la feuille fibreuse en verre, qui réfléchit un nombre considérablement plus important de fibres aramides par unité
de poids pour le développement des pores.
Exemple 6
Cet exemple illustre l'excellente réduction du titre contre des bactéries des présentes feuilles de filtration en
fibre aramide.
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Des dispersions aqueuses ont été préparées de 2,5 g/l de fibres aramides Twaron 1094 et les dispersions de fibres aramides ont été soumises à 436 passages à travers un homogénéiseur Union HTD28 à la pression stable maximale de fonctionnement (généralement environ 62000 kPa) (Echantillons 6A-6Q) ou à 18 passages à travers un micro-fluidiseur Microfluidics Modèle M110Y à la pression stable maximale de fonctionnement (généralement environ 115000 kPa) (Echantillon 6R). Les dispersions résultantes de fibres aramides ont alors été utilisées pour préparer des milieux fibreux de filtration de différents poids de feuille et différentes épaisseurs, en utilisant la même méthode générale de préparation d'une feuille fibreuse de filtration qu'à l'Exemple 2. Les propriétés physiques des feuilles fibreuses de filtration ont été mesurées pour déterminer l'épaisseur, le poids de la feuille, l'aire superficielle, les points de première bulle et de bulle à 1500 cc/mn (mouillées à l'alcool), le rapport des points de bulle à 1500 cc/mn et de première bulle et la résistance à l'écoulement d'air (AP) ainsi que la réduction du titre (TR) contre Pseudomonas diminuta, qui est une bactérie acceptée de test, utilisée pour démontrer l'aptitude d'un milieu de filtration à délivrer un effluent stérile. Les résultats de ces mesures sont montrés au Tableau 6. Les résultats réfléchissent des mesures faites sur une seule couche de la feuille fibreuse de filtration, à l'exception de la valeur de réduction du titre qui réfléchit une mesure sur une ou deux couches de la feuille fibreuse de filtration
comme cela est indiqué au Tableau 6.
Tableau 6
PH 1500 cc/mnT Echantillon Nombre de Epaisseur Nombre Poids Point de Point de PB 1500 CC/ AP TR passages (mm) de de la bulle bulle à PB lère (kPa) homogénéiseur couches feuille première 1500 cc/mn ou micro- (g/m2) (kPa) (kPa) fluidiseur 6A 4 102 2 15 18,2 30,6 1,7 2,7 4, 9x101 6B 4 241 1 40 21,2 37, 6 1,8 7,4 4,1x104 6C 10 4,0 2 15 24,2 42,3 1,8 3,8 4,6x105 6D 10 229 1 40 29,9 52,3 1,8 10,3 1,4x106 6E 16 89 1 14 35,1 57,3 1,6 5,0 1,4x104 6F 16 89 2 14 35,1 57,3 5,0 5, 0 >3,8x1010 6G 16 241 1 40 39,6 65,8 1,7 13,7 7,6x109 6H 22 102 1 16 45,8 71,5 1,6 7,0 5, 4x103 6I 22 102 2 16 45,8 71, 5 1,6 7,06 >3,8x1010 6J 22 241 1 40 49,1 78,7 1,6 16,6 >3,8x1010 6K 28 114 1 17 53,8 82,9 1,5 8,7 4,0x106 6L 28 114 2 17 53,8 82,9 1,5 8,7 >2,0x1010 6M 28 229 1 39 59,8 91,2 1,5 19,5 >2,0x1010 6N 36 114 1 17 65, 3 95,9 1,5 10,3 9,3x1010 6P 36 114 2 17 65,3 95,9 1,5 10,3 >2, 0x101 6Q 36 216 1 39 70,2 103,6 1,5 22,0 >2,0x1010 6R 18 114 1 16 74,7 109,4 1,5 11,6 1,9c108
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Certains de ces résultats montrés au Tableau 6 sont représentés au graphique de la figure 5, o le point de
première bulle (en kPa) a été représenté d'une manière semi-
logarithmique en fonction de la réduction de titre contre Pseudomonas diminuta de la feuille d'extraction en fibre aramide pour des poids de feuille de 14-17 g/m2 (Echantillons
6E, 6H, 6K, 6N et 6R) et 10 g/m2 (Echantillons 6B, 6D et 6G).
Ces résultats démontrent une relation fonctionnelle et prévisible entre le point de la première bulle et la réduction du titre de Pseudomonas diminuta à un poids fixe de la feuille. A un poids de la feuille d'environ 40 g/m2, on obtient une réduction du titre d'environ 105 quand le point de la première bulle est d'environ 25 kPa tandis que l'on obtient une réduction absolue du titre (> 1010) quand le point de la première bulle est d'au moins environ 42 kPa. En comparaison, à un plus faible poids de la feuille d'environ 14-17 g/m2, on obtient une réduction du titre d'environ 105 quand le point de la première bulle est d'au moins environ kPa tandis que l'on obtient une réduction absolue du titre (> 1010) quand le point de la première bulle est d'au moins
environ 81 kPa.
Exemple 7
Cet exemple illustre les propriétés de traction des feuilles de filtration en fibre aramide qui sont préparées
selon la présente invention.
Des feuilles de filtration en fibre aramide ont été préparées à partir de fibres aramides Twaron 1094 selon le processus de l'Exemple 3 avec des nombres différents de passages à travers l'homogénéiseur Union HTD28. Les feuilles de filtration en fibre aramide résultantes avaient un poids de la feuille de 40 g/m2. Les résistances à la traction (kg/m à peu près la même épaisseur) de ces feuilles de filtration
en fibre aramide sont montrées au Tableau 7.
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Tableau 7
Echantillon Nombre de passages Résistance à la homogénéiseur traction kg/m
7A 0 7,86 +/- 1,8
7B 4 18,6 +/- 1,6
7C 10 18,6 +/- 3,9
7D 16 23,4 +/- 3,4
7E 22 19,2 +/- 3,4
7F 28 22,1 +/- 2,9
7G 36 25,4 +/- 2,0
* Les résultats indiqués au Tableau 7 démontrent la bonne résistance à la traction de la présente feuille de filtration en fibre aramide sans ajouter de résine liante. En réalité, la résistance à la traction est remarquablement améliorée pour les feuilles fibreuses de filtration préparées selon la présente invention (Echantillons 7B-7G) en comparaison avec la feuille fibreuse de filtration préparée à la manière
conventionnelle (Echantillon 7A).
Exemple 8 Cet exemple illustre les propriétés des présentes feuilles de filtration en fibre aramide par rapport à la quantité de résine liante ajoutée, utilisée pour préparer des
telles feuilles de filtration en fibre.
Des feuilles de filtration en fibre aramide ont été préparées à partir de fibres aramides Twaron 1094 selon le processus de l'Exemple 3 avec 50 passages à travers l'homogénéiseur Union HTD28 et en utilisant 0, 5, et 10 % en poids de la résine liante. Les propriétés physiques des feuilles fibreuses de filtration ont été mesurées pour déterminer le poids de la feuille, les points de première bulle et à 1500 cc/mn (mouillées à l'alcool), le rapport des points de bulle à 1500 cc/mn et de première bulle, la résistance à l'écoulement d'air (AP) et la résistance à la traction (kg/m à une épaisseur fixe). Les résultats de ces
mesures sont donnés au Tableau 8.
Tableau 8
Echantillon % poids Epaisseur Poids de Point de Point de PB 1500 cc/mn AP Résistance résine (um) la feuille première bulle à PB lère (kPa) à la(g/m2) bulle 1500 cc/mn traction (kPa) (kPa) (kg/m)
8A 0 102 18 75,5 107,9 1, 4 11,7 11,1
8B 5 102 18 78,7 112,3 1, 4 12,7 33,9
8C 10 102 19 79,5 117,6 1, 5 14,4 50,0
2719237
Les résultats indiqués au Tableau 8 démontrent que, si on le souhaite, on peut utiliser la résine liante dans la préparation de la présente feuille de filtration en fibre aramide et que l'utilisation d'une telle résine liante a pour résultat une augmentation considérable des propriétés de traction avec un impact relativement minime sur le point de bulle et la résistance à l'écoulement d'air de la feuille fibreuse de filtration. Le degré élevé de déformation élastique de la feuille fibreuse de filtration doit rendre ces feuilles particulièrement appropriées à des applications pulsées et doit rendre ces feuilles plus tolérantes vis-à-vis de l'ondulation et de l'assemblage de l'élément de filtre typiques.
36 2719237
Claims (20)
1. Feuille de filtration en fibre aramide caractérisée en ce qu'elle a un point de première bulle d'au moins environ
12 kPa.
2. Feuille de filtration selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a un point de première bulle d'au
moins environ 25 kPa.
3. Feuille de filtration selon la revendication i ou 2, caractérisée en ce qu'elle a un point de bulle à 1500 cc/mn
d'au moins environ 25 kPa.
4. Feuille de filtration selon l'une des revendications
1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle a un point de bulle à
1500 cc/mn d'au moins environ 50 kPa.
5. Feuille de filtration selon l'une des revendications
1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle a un rapport du point de bulle à 1500 cc/mn au point de la première bulle
d'environ 2 ou moins.
6. Feuille de filtration selon l'une des revendications
1-5, caractérisée en ce qu'elle a un rapport du point de bulle à 1500 cc/mn au point de la première bulle d'environ
1,6 ou moins.
7. Feuille de filtration en fibre aramide caractérisée en ce qu'elle a une réduction de titre d'au moins environ 105
contre Pseudomonas diminuta.
8. Feuille de filtration selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle a une réduction de titre d'au
moins environ 108 contre Pseudomonas diminuta.
9. Feuille de filtration selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle a une réduction de titre d'au
moins environ 1010 contre Pseudomonas diminuta.
10. Feuille de filtration selon l'une des
revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisée en
ce qu'elle a une épaisseur d'environ 500 pm ou moins.
37 2719237
11. Feuille de filtration selon l'une des
revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisée
en ce qu'elle a un poids d'environ 55 g/m2 ou moins.
12. Feuille de filtration selon l'une des
revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 9, 10 ou 11,
caractérisée en ce qu'elle a une résistance à l'écoulement
d'air d'environ 25 kPa ou moins.
13. Feuille de filtration selon l'une des
revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12,
caractérisée en ce qu'elle ne contient pas de résine liante ajoutée.
14. Procédé pour réduire le diamètre de fibres aramides, caractérisé en ce qu'il consiste à préparer une dispersion des fibres aramides dans un fluide et à soumettre ladite dispersion à une fibrillation mécanique qui soumet lesdites fibres aramides à un taux de cisaillement d'au moins environ 10 000 s-l dans des conditions suffisantes pour
réduire le diamètre moyen desdites fibres aramides.
15. Procédé de préparation d'une feuille de filtration en fibre aramide caractérisé en ce qu'il consiste à réduire le diamètre des fibres aramides selon la revendication 14 et à préparer une feuille de filtration à partir desdites fibres
aramides de diamètre réduit.
16. Procédé de traitement d'un fluide caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer un fluide à travers une feuille
de filtration selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5,
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le fluide contient des bactéries au-delà de 102/ml avant passage à travers ladite feuille de filtration en fibre aramide et moins de 102/ml après passage à travers ladite
feuille de filtration en fibre aramide.
18. Fibre aramide caractérisée en ce qu'elle peut être mise en forme de feuille fibreuse de filtration selon les
revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13.
19. Elément de filtre caractérisé en ce qu'il comprend la feuille de filtration en fibre aramide selon les
38 2719237
revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13
ayant des côtés qui ont été mis en recouvrement et scellés pour former une configuration tubulaire ayant une surface extérieure, un intérieur et deux extrémités et des capuchons extrêmes scellés aux extrémités du tube, o au moins l'un desdits capuchons extrêmes a une ouverture centrale permettant l'accès à l'intérieur du tube, tous lesdits joints
étant étanches aux fluides.
20. Elément de filtre caractérisé en ce qu'il comprend la feuille de filtration en fibre aramide selon les
revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13
enroulée en hélice autour d'un tube creux et perméable pour former un recouvrement de 0 % à environ 95 % de la largeur
de ladite feuille de filtration en fibre aramide.
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