FR2902424A1

FR2902424A1 - Ciment de jointoiement a spheres creuses pour filtre a particules.

Info

Publication number: FR2902424A1
Application number: FR0605437A
Authority: FR
Inventors: Anthony Briot; Christophe Carrie; Gaetan Champagne; Vincent Gleize
Original assignee: Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Current assignee: Saint Gobain Centre de Recherche et dEtudes Europeen SAS
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-12-21
Anticipated expiration: 2026-06-19
Also published as: WO2007148011A2; RU2009101003A; US8388720B2; MA30517B1; RU2437863C2; MX2008015390A; WO2007148011A3; EP2029501A2; FR2902424B1; JP2009541192A; CA2655613A1; US20100024368A1; JP5485691B2; CN101472857B; CN101472857A; KR20090023494A

Abstract

Ciment de jointoiement destiné notamment à la solidarisation d'une pluralité de blocs filtrants d'un corps filtrant prévu pour la filtration de particules de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, ledit ciment comportant, en pourcentages en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle,- entre 30 et 90 % de carbure de silicium (SiC),- au moins 3% de sphères creuses comportant, en pourcentages massiques et pour un total d'au moins 99%, entre 20 et 99% de silice (SiO2) et entre 1 et 80% d'alumine (Al2O3),au moins 80% en nombre des sphères creuses présentant une taille comprise entre 5 et 150 &mum.

Description

L'invention concerne un ciment de jointoiement destiné à la solidarisation

d'une pluralité de blocs filtrants d'un corps filtrant, prévu notamment pour la filtration de particules de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. L'invention se rapporte également à un corps filtrant comportant une pluralité de blocs filtrants solidarisés au moyen d'un joint intercalé entre lesdits blocs filtrants et conformé de manière à s'opposer au passage desdits gaz d'échappement entre lesdits blocs filtrants, dans lequel le joint est obtenu à partir d'un ciment ou d'un mortier selon l'invention. Avant d'être évacués à l'air libre, les gaz d'échappement peuvent être io purifiés au moyen d'un filtre à particules tel que celui représenté sur les figures 1 et 2, connu de la technique antérieure. Des références identiques ont été utilisées sur les différentes figures pour désigner des organes identiques ou similaires. Un filtre à particules 1 est représenté sur la figure 1 en coupe transversale, selon le plan de coupe B-B représenté sur la figure 2, et, sur la figure 2, en coupe 15 longitudinale selon le plan de coupe A-A représenté sur la figure 1. Le filtre à particules 1 comporte classiquement au moins un corps filtrant 3, d'une longueur L, inséré dans une enveloppe métallique 5. Le corps filtrant 3 peut être monolithique. Pour améliorer sa résistance thermomécanique, en particulier pendant les phases de régénération, il s'est 20 cependant avéré avantageux qu'il résulte de l'assemblage et de l'usinage d'une pluralité de blocs 11, référencés lia-Iii. Pour fabriquer un bloc 11, on extrude une matière céramique (cordiérite, carbure de silicium,...) de manière à former une structure poreuse en nid d'abeille. La structure poreuse extrudée a classiquement la forme d'un parallélépipède 25 rectangle s'étendant entre deux faces amont 12 et aval 13 sensiblement carrées sur lesquelles débouchent une pluralité de canaux 14 adjacents, rectilignes, et parallèles. Après extrusion, les structures poreuses extrudées sont alternativement bouchées sur la face amont 12 ou sur la face aval 13 par des bouchons amont 15s 30 et aval 15e, respectivement, comme cela est bien connu, pour former des canaux de types canaux de sortie 14s et canaux d'entrée 14e, respectivement. A l'extrémité des canaux de sortie 14s et d'entrée 14e opposée aux bouchons amont 15s et aval 15e, respectivement, les canaux de sortie 14s et d'entrée 14e

2 débouchent vers l'extérieur par des ouvertures de sortie 19s et d'entrée 19e, respectivement, s'étendant sur les faces aval 13 et amont 12, respectivement. Les canaux d'entrée 14e et de sortie 14s définissent ainsi des espaces intérieurs 20e et 20s, délimités par une paroi latérale 22e et 22s, un bouchon d'obturation 15e et 15s, et une ouverture 19s ou 19e débouchant vers l'extérieur, respectivement. Deux canaux d'entrée 14e et de sortie 14s adjacents sont en communication de fluide par la partie commune de leurs parois latérales 22e et 22s. Les blocs lia-iii sont assemblés entre eux par collage au moyen de joints 27 en ciment céramique généralement constitué de silice et/ou de carbure de io silicium et/ou de nitrure d'aluminium. L'assemblage ainsi constitué peut être ensuite usiné pour prendre, par exemple, une section ronde. Il en résulte un corps filtrant 3 cylindrique d'axe longitudinal C-C, qui peut être inséré dans l'enveloppe 5, un joint périphérique 28, étanche aux gaz d'échappement, étant disposé entre les blocs filtrants extérieurs lia-11h et l'enveloppe 5. 15 Comme l'indiquent les flèches représentées sur la figure 2, le flux F des gaz d'échappement entre dans le corps filtrant 3 par les ouvertures 19e des canaux d'entrée 14e, traverse les parois latérales filtrantes de ces canaux pour rejoindre les canaux de sortie 14s, puis s'échappe vers l'extérieur par les ouvertures 19s. Après un certain temps d'utilisation, les particules, ou suies , 20 accumulées dans les canaux du corps filtrant 3 augmentent la perte de charge due au corps filtrant 3 et altèrent ainsi les performances du moteur. Pour cette raison, le corps filtrant doit être régénéré régulièrement, par exemple tous les 500 kilomètres. La régénération, ou décolmatage , consiste à oxyder les suies. Pour ce faire, il est nécessaire de les chauffer jusqu'à une température permettant leur 25 inflammation. L'inhomogénéité des températures au sein du corps filtrant 3 et les éventuelles différences de nature des matériaux utilisés pour les blocs filtrants lia-iii et les joints 27 et 28 peuvent alors générer de fortes contraintes thermomécaniques, pouvant être à l'origine de fissures dans les joints et/ou dans les blocs filtrants lia-Iii, diminuant la durée de vie du filtre à particules 1. 30 On connaît en particulier des ciments de jointoiement comportant entre 30 et 60% en masse de carbure de silicium. Le carbure de silicium présente une conductivité thermique élevée permettant avantageusement d'homogénéiser les transferts thermiques. Le carbure de silicium présente cependant un coefficient de dilatation relativement élevé. La teneur en carbure de silicium de ces ciments de 3 jointoiement doit donc être limitée pour assurer une résistance thermomécanique adaptée à l'application aux filtres à particules. Il est connu, par exemple de EP 0 816 065, que l'incorporation au ciment d'assemblage des fibres céramiques permet d'augmenter l'élasticité du joint, et donc s la résistance thermomécanique du corps filtrant assemblé. La teneur en carbure de silicium du ciment est comprise entre 3 et 80% en masse. La présence de fibres céramiques représente cependant un risque potentiel en termes d'hygiène et de sécurité et rend plus difficile le recyclage du corps filtrant. L'utilisation de fibres biosolubles pourrait limiter ce risque. L'effet de ces dernières sur les propriétés de io résistance aux contraintes thermomécaniques, à haute température notamment, est cependant faible. De plus, l'incorporation de fibres, en particulier avec une présence réduite de shot (particules d'infibrés), est particulièrement coûteuse. Des ciments ne contenant pas de fibres céramiques et présentant des teneurs élevées en carbure de silicium sont connus, notamment pour le jointoiement 15 de corps filtrants. Ces ciments sont typiquement à base de poudre ou de grains de carbure de silicium, d'un liant céramique de type aluminate de chaux pour la prise à froid et d'une phase liante céramique à haute température. Ces ciments présentent cependant une réfractarité plus faible à chaud du fait de la présence d'aluminate de chaux, ce qui affaiblit le joint lors de contraintes extrêmes, notamment lors d'une 20 régénération complète. Des ciments présentant des teneurs élevées en carbure de silicium présentent, du fait de la présence de fines particules de ce carbure, une certaine sensibilité à l'oxydation en conditions très sévères, par exemple à haute température. L'oxydation partielle du ciment conduit à la formation de silice 25 cristallisée qui affecte sa résistance thermomécanique. II existe donc un besoin pour un ciment céramique apte à résister efficacement aux contraintes thermomécaniques liées à l'application à la filtration de gaz d'échappement de moteurs à combustion, notamment Diesel, présentant une teneur en carbure de silicium élevée en l'absence de fibres céramiques et une tenue 30 améliorée à l'oxydation. Le but de la présente invention est de satisfaire ce besoin. Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un ciment de jointoiement destiné notamment à la solidarisation d'une pluralité de blocs filtrants d'un corps

4 filtrant prévu pour la filtration de particules de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, ledit ciment comportant, en pourcentages en masse par rapport à la masse totale de la matière minérale (dont le carbure de silicium), hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle, entre 30 et 90 % de carbure de silicium (SiC), au moins 3%, de préférence au moins 5%, et, de préférence, moins de 55%, de préférence encore moins de 30%, de sphères creuses comportant, en pourcentages massiques et pour un total d'au moins 99%, entre 20 et 99% de silice (SiO2) et entre 1 et 80% d'alumine (AI203), io au moins 80% en nombre desdites sphères creuses présentant une taille comprise entre 5 et 150 pm. Outre une bonne résistance aux contraintes thermomécaniques, le joint obtenu par traitement thermique du ciment céramique selon l'invention présente 15 ainsi une résistance à la fatigue thermique remarquable, même en l'absence de fibres céramiques et/ou avec une teneur en carbure de silicium élevée. En outre, le ciment selon l'invention présente une tenue améliorée à l'oxydation. De préférence, le ciment de jointoiement selon l'invention comporte encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : 20 Le carbure de silicium est présent sous la forme de particules dont la taille médiane est inférieure à 200pm, de préférence inférieure à 100pm Avantageusement, le carbure de silicium améliore la résistance chimique, notamment vis-à-vis de l'environnement du filtre, la conductivité thermique et la rigidité à chaud du joint. 25 Le ciment comporte, en pourcentages en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle, au moins 0,05 %, de préférence au moins 0,1 %, de préférence encore au moins 0,2 %, et/ou moins de 5% d'une résine thermodurcissable, avec éventuellement un agent catalyseur adapté. Avantageusement, la présence de résine 30 thermodurcissable améliore la résistance mécanique du joint, notamment à froid, ce qui avantageusement permet également de limiter la teneur en liant hydraulique à base de chaux. La longévité du joint dans son application au jointoiement de blocs filtrants est donc accrue. Cette amélioration de la résistance mécanique permet en outre de se passer de la présence de fibres céramiques et/ou d'augmenter la teneur en carbure de silicium. La résine thermodurcissable est choisie parmi les résines époxide, silicone, polyimide, phénolique et polyester. s Le ciment ne contient pas de fibres céramiques. Le ciment comporte entre 0,1 et 2%, de préférence moins de 0,5% en masse d'un dispersant, en pourcentages en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle. Ladite teneur en carbure de silicium est supérieure à 60%, en pourcentage en io masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle. Le carbure de silicium, l'alumine et la silice représentent au moins 80%, de préférence au moins 95 % en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle. 15 Le ciment comporte une teneur en chaux (CaO) inférieure à 0,5 % en pourcentage en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle. Avantageusement, cette faible teneur en chaux ne nuit pas aux propriétés du ciment. Le ciment présente une teneur en alumine, apportée de préférence calcinée, 20 comprise entre 5 et 25%, de préférence entre 10 et 25%, et/ou une teneur en silice, de préférence sous la forme de fumée de silice, comprise entre 1 et 15 %, de préférence comprise entre 3 et 10%, en pourcentages en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle. 25 L'invention concerne également un ciment humidifié, ou mortier , résultant de l'humidification d'un ciment sec selon l'invention. De préférence, le mortier présente une teneur en eau de moins de 40% et/ou d'au moins 10%, de préférence d'au moins 15%, en pourcentages en masse par rapport à la masse minérale, hormis l'eau et une résine minérale éventuelle. 30 L'invention concerne également un corps filtrant, notamment pour un filtre à particules de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comportant une pluralité de blocs filtrants solidarisés au moyen d'au

6 moins un joint intercalé entre lesdits blocs filtrants et conformé de manière à s'opposer au passage desdits gaz d'échappement entre lesdits blocs filtrants. Ce corps filtrant est remarquable en ce que le joint est obtenu par traitement thermique à partir d'un ciment selon l'invention.

Par ciment , on entend une composition moulable humide ou formée par un mélange particulaire sec apte à prendre en masse après activation. Le ciment est dit activé , lorsqu'il est dans un processus de prise en masse. L'état activé résulte classiquement d'une humidification du ciment avec de l'eau. On obtient alors un ciment humide ou mortier . io La prise en masse (durcissement) du mortier peut résulter d'un séchage ou, par exemple, du durcissement de la résine. Le mortier durci peut subir ensuite des élévations de température, notamment pendant le traitement thermique, qui conduisent à une évaporation totale de l'eau. Par sphère , on entend une particule présentant une sphéricité, c'est-à- 15 dire un rapport entre son plus petit diamètre et son plus grand diamètre, supérieur ou égal à 0,75, quelle que soit la façon par laquelle cette sphéricité a été obtenue. De préférence les sphères mises en oeuvre selon l'invention présentent une sphéricité supérieure ou égale à 0,8, de préférence supérieure ou égale à 0,9. Une sphère est dite creuse lorsqu'elle présente une cavité centrale, 20 fermée ou ouverte sur l'extérieur, dont le volume représente au moins 50% du volume global extérieur de la particule sphérique creuse. On appelle taille d'une sphère ou d'une particule sa plus grande dimension. Par résine thermodurcissable , on entend un polymère transformable en 25 un matériau infusible et insoluble après traitement thermique (chaleur, radiation) ou physico-chimique (catalyse, durcisseur). Les matériaux thermodurcissables prennent ainsi leur forme définitive au premier refroidissement de la résine, la réversibilité étant impossible. Enfin, on appelle forment fibres des structures allongées, typiquement 30 de diamètre de 0,1 à 2 pm et de longueur allant jusqu'à 1000 pm environ. Des pourcentages sont exprimés en masse par rapport à la masse totale de la matière minérale (dont le carbure de silicium), hormis l'eau éventuelle et une

7 résine minérale éventuelle. En pratique, les pourcentages sont donc exprimés en ne tenant compte que des matières premières minérales de base du mélange sec, sans prendre en considération les ajouts minéraux, en particulier les résines minérales éventuelles et l'eau. Ces matières premières de base sont notamment le carbure de silicium, les fibres minérales, la silice, l'aluminate de calcium, les sphères creuses, l'alumine, comme indiqué dans la partie supérieure du tableau 1 ci-dessous. La préparation d'un ciment selon l'invention s'effectue selon les procédés conventionnels de fabrication des ciments. io Les matières particulaires sont classiquement mélangées jusqu'à obtention d'un mélange homogène. Elles peuvent comprendre toutes les matières premières classiquement utilisées pour fabriquer des ciments destinés à des joints céramiques réfractaires pour assembler des blocs filtrants. De préférence, le carbure de silicium, l'alumine et 15 la silice représentent au moins 80%, de préférence au moins 95 % de la masse totale du ciment. Selon l'invention, le ciment comporte, les pourcentages étant exprimés en masse par rapport à la masse de la matière minérale (dont le carbure de silicium), hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle, 20 entre 30 et 90 % de carbure de silicium (SiC), au moins 3%, de préférence entre 5% et 30%, au maximum 55%, de sphères creuses contenant, en pourcentages massiques et pour un total d'au moins 99%, entre 20 et 99% de silice (SiO2) et entre 1 et 80% d'alumine (AI2O3), au moins 80% en nombre desdites sphères creuses présentant une taille comprise 25 entre 5 et 150 pm. Les parois d'une sphère sont de préférence pleines ou faiblement poreuses, c'est-à-dire présentent une densité supérieure à 90% de la densité théorique. 30 De préférence les sphères creuses sont des sphères obtenues par fusion ou combustion de matières premières, par exemple de cendres volantes issues de procédé métallurgiques, suivi en général d'une étape de condensation.

8 Des sphères creuses sont par exemple celles commercialisées par Enviro-spheres sous le nom e-spheres , qui présentent une composition chimique typique 60% SiO2 et 40% AI203. Elles sont classiquement utilisées pour améliorer la rhéologie des peintures ou des bétons de génie civil, ou pour constituer une charge minérale afin de réduire le coût des produits plastiques. De préférence une résine thermodurcissable est incorporée sous forme d'une poudre pendant cette étape de fabrication du ciment. Les résines thermodurcissables mises en oeuvre selon l'invention sont choisies pour durcir dans des conditions prédéterminées et pour ne plus fondre io ensuite lors de l'utilisation ou de la régénération du corps filtrant. Elles améliorent ainsi la résistance du joint aux contraintes thermomécaniques pendant toute la durée de vie du corps filtrant. Selon les applications, il peut être avantageux que la résine durcisse à température ambiante, par exemple suite à l'ajout d'un catalyseur, à la température 15 de séchage ou à la température du traitement thermique. De préférence, la résine thermodurcissable présente en outre un caractère collant avant son durcissement. Elle facilite ainsi la mise en place du ciment et son maintien en forme avant le traitement thermique. Elle doit présenter de préférence une viscosité inférieure à 50 Pa.s pour un gradient de cisaillement de 12s-' mesuré 20 au viscosimètre Haake VT550. Elle doit être de préférence soluble dans l'eau à l'ambiant. La résine thermodurcissable peut être présente dans le ciment selon l'invention sous forme de poudre ou dans le mortier selon l'invention sous forme liquide, la forme poudreuse étant préférée. 25 De préférence, le ciment comporte plus de 60% de carbure de silicium, en pourcentage en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle. En effet, la résine thermodurcissable permet avantageusement d'augmenter la teneur en carbure de silicium à des teneurs supérieures à 60% tout en conservant une résistance thermomécanique 30 satisfaisante. L'extraction des métaux précieux lors du recyclage du corps filtrant en est ainsi facilitée. La réutilisation du carbure de silicium est également simplifiée. Pour faciliter le recyclage, il est également préférable que le ciment ne contienne pas de fibres céramiques.

9 La présence d'une résine thermodurcissable dans le ciment selon l'invention permet avantageusement de limiter la teneur en liant céramique pour la prise à froid. Le ciment traité thermiquement peut ainsi présenter une teneur en CaO inférieure à 0,5 %, en pourcentage en masse. L'affaiblissement occasionné par CaO est ainsi avantageusement limité. De préférence, le ciment selon l'invention ne comporte pas de CaO. De préférence, le ciment comporte encore entre 0,1 et 0,5% en masse d'un dispersant, en pourcentage en masse par rapport à la masse totale du ciment. Le dispersant peut être par exemple choisi parmi les polyphosphates de métaux io alcalins ou les dérivés méthacrylates. Tous les dispersants connus sont envisageables, ioniques purs, (par exemple HMPNa), stérique pur, par exemple de type polyméthacrylate de sodium ou combiné. L'ajout d'un dispersant permet de mieux répartir les particules fines, de taille inférieure à 50 pm, et favorise ainsi la résistance mécanique du joint. 15 De préférence, le dispersant, ou défloculant , est incorporé au ciment sous forme de poudre. Outre les constituants mentionnés ci-dessus, le ciment selon l'invention peut également comporter un ou plusieurs additifs de mise en forme ou de frittage utilisés classiquement, dans les proportions bien connues de l'homme du métier. 20 Comme exemples d'additifs utilisables, on peut citer, de façon non limitative : des liants temporaires organiques (c'est-à-dire éliminés en tout ou en partie lors du traitement thermique), tels que des résines, des dérivés de la cellulose ou de la lignone, comme la carboxyméthylcellulose, la dextrine, des polyvinyle alcools, etc. 25 des agents de prise chimiques, tels que l'acide phosphorique, le monophosphate d'aluminium, etc. ; des promoteurs de frittage tels que le bioxyde de titane ou l'hydroxyde de magnésium ; des agents de mise en forme tels que les stéarates de magnésium ou de 30 calcium. Les additifs de mise en forme ou de frittage sont incorporés dans des proportions variables, mais suffisamment faibles pour ne pas modifier

10 substantiellement les proportions massiques des différents constituants caractérisant le ciment ou le mortier selon l'invention. Le mélange obtenu constitue un ciment désactivé selon l'invention et peut être conditionné et commercialisé. De préférence ce mélange contient au moins une partie des différents additifs en poudre nécessaires. Une partie de ces derniers peut cependant être ajoutée lors d'une étape ultérieure de préparation du mortier. Dans cette dernière étape, de l'eau est classiquement ajoutée au mélange particulaire. De préférence on ajoute moins de 40%, et/ou au moins 10%, de préférence au moins 15%, d'eau, en pourcentages en masse par rapport à la masse io minérale du ciment, hormis l'eau et une résine minérale éventuelle. De préférence, la résine est dissoute dans l'eau pour diminuer sa viscosité puis ce mélange est ajouté au mélange particulaire. Un agent catalyseur de la résine peut être également ajouté pendant cette étape afin d'accélérer la prise en masse de la résine. Les agents catalyseurs, par 15 exemple l'alcool furfurylique ou l'urée, sont adaptés à chaque type de résine et bien connus de l'homme du métier. Le mélange humide est ensuite malaxé jusqu'à obtention d'un mortier pâteux sensiblement homogène. L'ajout d'eau provoque l'activation du ciment selon l'invention, c'est-à-dire engage son processus de prise en masse. Le mortier obtenu 20 peut alors être interposé entre les blocs filtrants d'un corps filtrant ou en périphérie d'un corps filtrant. Classiquement, après sa mise en place entre les blocs filtrants, le mortier est séché à une température de préférence comprise entre 100 et 200 C, de préférence sous air ou atmosphère contrôlée en humidité, de préférence de manière 25 que l'humidité résiduelle reste comprise entre 0 et 20%. Classiquement la durée de séchage est comprise entre 15 minutes et 24 heures selon le format du joint. Le mortier séché peut être alors durci thermiquement. Le traitement thermique conduit à la consolidation du mortier. Il consiste classiquement en une cuisson, de préférence sous atmosphère oxydante, de préférence à pression 30 atmosphérique, à une température comprise entre 400 à 1200 C de manière à former un joint suffisamment résistant. L'opération de traitement thermique est bien connue de l'homme du métier. Elle s'accompagne généralement d'une diminution de la porosité et d'un retrait dimensionnel. La durée de la cuisson, généralement

11 comprise entre 1 et 20 heures environ de froid à froid, est variable en fonction des matériaux mais aussi de la taille et de la forme des joints réfractaires à fabriquer. Selon la résine utilisée, le durcissement de la résine éventuelle peut s'effectuer à température ambiante, à la température de séchage de préférence, à la température de traitement thermique ou nécessiter une irradiation, par exemple aux ultraviolets, ou un chauffage complémentaire. Les exemples suivants, rassemblés dans les tableaux 1 et 2, sont fournis à titre illustratif et non limitatif. La préparation des mortiers testés est effectuée en malaxeur de type io planétaire non intensif selon une procédure classique comportant : un malaxage à sec, pendant 2 minutes, des poudres et grains avec, le cas échéant, le dispersant, puis un ajout d'eau, avec éventuellement du liant (polysaccharide) et, le cas échéant du catalyseur, puis 15 un malaxage pendant 10 minutes jusqu'à obtention d'une consistance suffisante pour une application comme mortier de jointoiement. Les références 1, 2 et 3 ( Réf. 1 , Réf 2 et Réf. 3 ) concernent des ciments selon la technique antérieure. La référence 2 correspond à un ciment fibreux selon l'exemple 1 de EP 0 816 065. 20 Les exemples 1 à 4 sont des ciments selon l'invention. Les échantillons des mortiers décrits dans le tableau 1 ont été séchés à 120 C pendant 12h puis traités thermiquement à 800 C sous air (palier de 2 heures). La porosité ouverte a alors été mesurée conformément à la norme ISO5017. 25 Les analyses chimiques ont été réalisées sur des échantillons de ciment séché à 120 C et réduits en poudre, laquelle a été précalcinée sous air à 750 C pendant 0,5h environ selon la pratique de préparation pour analyse chimique bien connue de l'homme de l'art. La teneur en SiC a été plus particulièrement mesurée par LECO. 30 La partie supérieure du tableau 1 fournit la composition des matières premières de base du mélange sec de différents ciments testés, en pourcentages en masse. Les ajouts , et en particulier les teneurs de l'eau ajoutée pour activer 12 ces ciments et de la résine, sont exprimés en pourcentages par rapport à la masse totale desdites matières premières.

Tableau 1 Réf. 1 Réf. 2 Réf. 3 Ex. 1 Ex ,2 Ex. 3 Ex ,4 Matières premières de base du mélange sec Poudre de SiC non 50 non non non non non (diamètre médian : 0,3 pm) Fibres silice-alumine non 38,5 non non non non non Longueur < 100 pm <5% de shot Silice colloïdale (à 30% de non 11,5 non non non non non SiO2) Mélange granulaire de 80,0 81,0 74,0 67,0 80 81,0 carbure de silicium. Tailles comprises entre 0 à 0,5mm; teneur en SiC>98% Aluminate de calcium 5,0 non non non non 5,0 non (CA270) Sphères creuses non non non 8,0 24,0 5,5 5,5 Diamètre D50=120pm AL203=32% SIO2=67% impuretés=1% environ Alumine calcinée 10,0 non 13,0 12,0 3,0 6,5 11,0 Fumée de silice 5,0 non 6,0 6,0 6,0 3,0 2,5 Total masse minérale 100 100 100 100 100 100 100 Ajouts Résine époxy (poudre) +0,2 +0,2 +0,2 +0,2 Polysaccharide : dérivés de +0,5 +0,5 +0,2 +0,2 +0,4 +0,5 +0,2 méthylcellulose en poudre Défloculant /dispersant en non non +0,3 +0,3 +0,3 non +0,3 poudre Agent catalyseur de la non non +0,8 +0,8 +1,6 non +0,8 résine (liquide) Eau +30 +39 +17,5 +21 +37 _ +18,0 +29,5 Résultats des tests Porosité ouverte mesurée 41 38,0 40,7 40,8 42,0 43,2 42,4 selon ISO5015 sur échantillon ciment traité thermiquement à 800 C /air Résistance à l'oxydation +2,5 +4,9 +1,9 +1,6 +1,6 +2,3 +1,7 200 C/h -1450 C sur ciment traité thermiquement à 800 C/air gain de masse % Composition sur calciné 750 C/0,5h : SiC 78,0 57,0 79 72 65 78 79 Al203 12,0 15,0 12,9 13,8 11,1 12,1 13,2 SiO2 7,5 25,0 7,1 13,0 22,8 7,4 6,9 CaO 1,0 <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 1,0 <1,0 _ Autres espèces dont 1,5 <2,0 1,0 <1,0 <1,0 1,5 < 1,0 impuretés 13

14 Le tableau 1 résume également les résultats à différents tests de caractérisation de ciments prétraités selon le test d'oxydation à 1450 C sous air sur échantillon de ciment précuit à 800 C. Le tableau 1 montre que les propriétés des matériaux traités thermiquement obtenus à partir de ciments ou de mortiers selon l'invention présentent, à compositions sensiblement identiques, une résistance à l'oxydation améliorée dès lorsque des sphères creuses ont été ajoutées au mélange. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, fournis à titre illustratif et non limitatif. lo En particulier, la présence d'argile ou de fibres céramiques n'est pas exclue. Le ciment selon l'invention peut également contenir des fibres hydrosolubles. Le ciment selon l'invention peut être utilisé non seulement pour former un joint 27 d'assemblage de blocs filtrants, mais aussi pour former un joint périphérique 28. 15

Claims

REVENDICATIONS

1. Ciment de jointoiement destiné notamment à la solidarisation d'une pluralité de blocs filtrants d'un corps filtrant prévu pour la filtration de particules de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, ledit s ciment comportant, en pourcentages en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle, entre 30 et 90 % de carbure de silicium (SiC), au moins 3% de sphères creuses comportant, en pourcentages massiques et pour un total d'au moins 99%, entre 20 et 99% de silice (SiO2) et entre 1 io et 80% d'alumine (AI2O3), au moins 80% en nombre desdites sphères creuses présentant une taille comprise entre 5 et 150 pm.

2. Ciment de jointoiement selon la revendication 1 comportant au moins 5% de dites sphères creuses, en pourcentage en masse par rapport à la masse de la 15 matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle.

3. Ciment selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 comportant une teneur en chaux (CaO) inférieure à 0,5 %, en pourcentage en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle. 20

4. Ciment selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le carbure de silicium est présent sous la forme de particules dont la taille médiane est inférieure à 200pm.

5. Ciment selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant au moins 0,05 % et/ou moins de 5% d'une résine thermodurcissable, en 25 pourcentages en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle.

6. Ciment selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant plus de 60% en masse de carbure de silicium par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle.

7. Ciment selon l'une quelconque des revendications précédentes ne comportant pas de fibres céramiques.

8. Ciment selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le carbure de silicium, l'alumine et la silice représentent au moins 95% en masse par rapport à la masse de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle et une résine minérale éventuelle.

9. Ciment selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant une teneur en eau de moins de 40%, en masse par rapport à la masse minérale, hormis l'eau et une résine minérale éventuelle. io

10.Corps filtrant, notamment pour un filtre à particules de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comportant une pluralité de blocs filtrants solidarisés au moyen d'au moins un joint intercalé entre lesdits blocs filtrants et conformé de manière à s'opposer au passage desdits gaz d'échappement entre lesdits blocs filtrants, caractérisé en ce que le joint est 15 obtenu par traitement thermique à partir d'un ciment selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.