WO1998045023A1 - Dispositif de filtration et procede pour sa realisation - Google Patents

Dispositif de filtration et procede pour sa realisation Download PDF

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Definitions

  • the subject of the present invention is a method for producing a filtration device more particularly intended for the filtration of gases such as air intended for aeration and / or for heating and / or air conditioning of premises or vehicles. automobiles.
  • the invention also relates to a filtration device thus produced.
  • State-of-the-art filtration devices are produced by spinning a thermoplastic polymer through nozzles, so that there is an intermingling of the filaments coming from the nozzles, forming, after cooling, a sheet likely to constitute a particle filter.
  • the known methods have the drawback of requiring overlapping and bonding several layers in order to obtain sufficiently effective filters.
  • the filters thus obtained have a high density and are of a high cost price.
  • the object of the invention is to produce an effective filtration device which is less dense and more economical than those of the prior art.
  • the process for producing a filtration device of the aforementioned type is, according to the invention, characterized in that it comprises a carding operation for fibers having a length between 38 mm and 120 mm and a diameter greater than 10 ⁇ m, to form an isotropic card web, and in that said web is subjected to a mechanical consolidation operation by means of a hydraulic bonding consisting in passing through the web placed on a rotary drum by very fine jets of water under high pressure, followed by a drying operation.
  • the carding operation is carried out using a wool type card
  • - Said card comprises jammers of the "pell-mell" type
  • the pressure of the water jets is between 40 and 200 bars;
  • the parameters of the card are chosen so as to obtain a veil having a surface mass of approximately 20 to approximately
  • the filtration device of the aforementioned type is, according to the invention, characterized in that it comprises an isotropic card web. According to other characteristics of the filtration device according to the invention, which can be taken independently or in all their technically possible combinations:
  • the length of said fibers is at least equal to 38 mm; - The length of said fibers is at most equal to 120 mm; the average diameter of said fibers is at least equal to 10 ⁇ m; said fibers are fibers of the same kind or a mixture of different fibers; - Said fibers are chosen from the group of thermoplastic fibers such as polypropylene, polyethylene, polyester, polycarbonate, polyamide fibers, the group of acrylic fibers, preoxidized acrylic fibers, the group of aramid fibers, the group phenolic fibers, the group of fluorocarbon fibers, the group of mineral fibers such as glass fibers, the group of metallic fibers.
  • thermoplastic fibers such as polypropylene, polyethylene, polyester, polycarbonate, polyamide fibers, the group of acrylic fibers, preoxidized acrylic fibers, the group of aramid fibers, the group phenolic fibers, the group of fluorocarbon fibers, the group of mineral fibers such as glass fibers, the group of metallic fibers.
  • Polypropylene fibers with a fineness of 1.7 dtex (diameter 14 ⁇ m) are cut to a length of 40 mm and then introduced into a mixer.
  • the mixture of fibers obtained is then carded using a wool type card with double comber equipped with a jumble type pell-mell in order to obtain an isotropic card veil.
  • the web is, at the end of the card, introduced into a condenser to form a sheet in a single layer.
  • the parameters of the card and / or the condenser are chosen so as to obtain a veil or a sheet having a surface mass of approximately 20 to approximately 150 g / m 2 .
  • the veil or the sheet is deposited on a carpet and then consolidated by a hydraulic binding operation.
  • the hydraulic tying operation consists in passing the veil or the sheet placed on a rotary drum through very fine jets of water under high pressure (40 to 200 bars).
  • the water jets By bouncing on the drum, the water jets cause knotting of the fibers, giving the veil or the sheet significant mechanical resistance without significantly increasing its density.
  • the veil or the sheet After drying, the veil or the sheet is mounted on a support to form the filtration device.
  • the particles correspond to a powder called “fine SAE powder” which is defined by the standard of the United States of America, reference SAE J 726 / ISO 5011.
  • the particle concentration is 100 mg / m. It is noted, on the one hand, that the pressure drop across the filter is, under these conditions, only 14 Pa and that, on the other hand, the efficiency reaches 80%. Compared to the filtration devices currently on the market, an efficiency comparable to the best of them has been obtained with a product with a much lower density (0.07 against 0.12 to 0.30) and generating a loss significantly lower charge. Endurance tests have also demonstrated greater stability over time of the efficiency of the filtration device according to the invention.

Abstract

Le procédé de réalisation d'un dispositif de filtration comprend selon l'invention une opération de cardage de fibres pour former un voile de carde. Le dispositif de filtration selon l'invention se présente ainsi sous la forme d'un voile de carde, disposé en une nappe unique.

Description

DISPOSITIF DE FILTRATION ET PROCEDE POUR SA REALISATION
La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un dispositif de filtration plus particulièrement destiné à la filtration de gaz tel que l'air destiné à l'aération et/ou au chauffage et/ou à la climatisation de locaux ou de véhicules automobiles . L'invention a également pour objet un dispositif de filtration ainsi réalisé.
Des dispositifs de filtration de l'état de la technique sont réalisés en procédant au filage d'un polymère thermoplastique au travers de buses, de telle sorte qu'il se produise un entremêlement des filaments issus des buses, formant, après refroidissement, une nappe susceptible de constituer un filtre à particules .
Les procédés connus présentent 1 ' inconvénient de nécessiter de superposer et lier plusieurs couches afin d'obtenir des filtres suffisamment efficaces.
Les filtres ainsi obtenus présentent une densité importante et sont d'un prix de revient élevé.
L'invention a pour but la réalisation d'un dispositif de filtration efficace moins dense et plus économique que ceux de l'état de la technique.
Le procédé de réalisation d'un dispositif de filtration du type précité est, selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend une opération de cardage de fibres présentant une longueur comprise entre 38 mm et 120 mm et un diamètre supérieur à lOμm, pour former un voile de carde isotrope, et en ce que ledit voile est soumis à une opération de consolidation mécanique au moyen d'un liage hydraulique consistant à faire traverser le voile disposé sur un tambour rotatif par des jets d'eau très fins sous haute pression, suivi d'une opération de séchage. Selon d'autres caractéristiques du procédé selon l'invention, qui peuvent être prises indépendamment ou dans toutes leurs combinaisons techniquement possibles :
- l'opération de cardage est réalisée au moyen d'une carde de type laine ;
- ladite carde comporte des brouilleurs de type "pêle-mêle" ;
- lors du liage hydraulique, la pression des jets d'eau est comprise entre 40 et 200 bars ;
- les paramètre de la carde sont choisis de manière à obtenir un voile présentant une masse surfacique d'environ 20 à environ
150g/m2.
Le dispositif de filtration du type précité est, selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte un voile de carde isotrope . Selon d'autres caractéristiques du dispositif de filtration selon l'invention, qui peuvent être prises indépendamment ou dans toutes leurs combinaisons techniquement possibles :
- ledit voile est en un seule couche ;
- la longueur desdites fibres est au moins égale à 38 mm ; - la longueur desdites fibres est au plus égale à 120 mm ; le diamètre moyen desdites fibres est au moins égal à 10 μm ; lesdites fibres sont des fibres de même nature ou un mélange de fibres différentes ; - lesdites fibres sont choisies parmi le groupe des fibres thermoplastiques telles que les fibres de polypropylène , de polyethylene, de polyester, de polycarbonate, de polyamide, le groupe des fibres' acryliques, des fibres acryliques préoxydées, le groupe des fibres aramides, le groupe des fibres phénoliques, le groupe des fibres fluorocarbonées, le groupe des fibres minérales telles que les fibres de verre, le groupe des fibres métalliques .
On a constaté que, grâce à l'invention, on obtient un dispositif de filtration efficace, d'un prix de revient moins élevé, et d'une densité plus faible que les dispositifs de filtration de l'état de la technique. Un autre avantage important par rapport à l'état de la technique est que la perte de charge présentée lors du passage d'un gaz à travers le dispositif de filtration est nettement plus faible . D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple de réalisation d'un dispositif de filtration destiné à être placé dans un appareil de chauffage/climatisation de véhicule automobile.
Des fibres de polypropylène d'une finesse de 1,7 dtex (diamètre 14 μm) sont coupées à une longueur de 40 mm puis introduites dans un mélangeur.
Le mélange de fibres obtenu est ensuite cardé au moyen d'une carde de type laine à double peigneur équipée d'un brouilleur de type pêle-mêle afin d'obtenir un voile de carde isotrope. Selon une variante du procédé, le voile est, en sortie de carde, introduit dans un condenseur pour former une nappe en une seule couche .
Les paramètres de la carde et/ou du condenseur sont choisis de manière à obtenir un voile ou une nappe présentant une masse surfacique d'environ 20 à environ 150 g/m2.
Le voile ou la nappe est déposé sur un tapis puis consolidé par une opération de liage hydraulique.
L'opération de liage hydraulique consiste à faire traverser le voile ou la nappe disposé sur un tambour rotatif par des jets d'eau très fins sous haute pression (40 à 200 bars) .
En rebondissant sur le tambour, les jets d'eau provoquent un nouage des fibres conférant au voile ou à la nappe une résistance mécanique importante sans pour autant en augmenter, de manière conséquente, la densité. Après séchage, le voile ou la nappe est monté sur un support pour former le dispositif de filtration.
De la sorte, avec un voile ou une nappe de 0,84 mm d'épaisseur, on a pu former un filtre présentant une masse surfacique de 66 g/m2 et de densité 0,07. Pour tester l'efficacité du filtre ainsi réalisé, on a placé ce dernier en travers d'une veine de section égale à 100 cm2, parcourue par un courant d'air chargé de particules à une vitesse de 20 cm/s.
Les particules correspondent à une poudre dite « poudre SAE fine » qui est définie par la norme des Etats-Unis d'Amérique, référence SAE J 726 / ISO 5011.
La concentration de particules est de 100 mg/m . On constate, d'une part, que la perte de charge au travers du filtre n'est, dans ces conditions, que de 14 Pa et que, d'autre part, l'efficacité atteint 80 %. Par rapport aux dispositifs de filtration actuellement sur le marché, on a obtenu une efficacité comparable aux meilleurs d'entre eux avec un produit d'une densité beaucoup plus faible (0,07 contre 0,12 à 0,30) et engendrant une perte de charge nettement plus faible. Des tests d'endurance ont en outre démontré une plus grande stabilité dans le temps de l'efficacité du dispositif de filtration selon l'invention.
Par ailleurs, le procédé décrit ci-dessus se déroule en continu et permet d'obtenir le dispositif de filtration en une seule opération.

Claims

REVENDICATIONS
1- Procédé de réalisation d'un dispositif de filtration plus particulièrement destiné à la filtration de gaz tel que l'air destiné à l'aération et/ou au chauffage et/ou à la climatisation de locaux ou de véhicules automobiles, caractérisé en ce qu'il comprend une opération de cardage de fibres présentant une longueur comprise entre 38 mm et 120 mm et un diamètre supérieur à lOμm, pour former un voile de carde isotrope, et en ce que ledit voile est soumis à une opération de consolidation mécanique au moyen d'un liage hydraulique consistant à faire traverser le voile disposé sur un tambour rotatif par des jets d'eau très fins sous haute pression, suivi d'une opération de séchage.
2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de cardage est réalisée au moyen d'une carde de type laine .
3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite carde comporte des brouilleurs de type "pêle-mêle" .
4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pression des jets d'eau est comprise entre 40 et 200 bars.
5- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les paramètres de la carde sont choisis de manière à obtenir un voile présentant une masse surfacique d'environ 20 à environ 150g/m .
6- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le voile est en une seule couche .
7- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites fibres sont des fibres de même nature ou un mélange de fibres différentes.
8- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites fibres sont choisies parmi le groupe des fibres thermoplastiques telles que les fibres de polypropylène, de polyethylene, de polyester, de polycarbonate, de polyamide, le groupe des fibres acryliques, des fibres acryliques préoxydées, le groupe des fibres aramides, le groupe des fibres phénoliques, le groupe des fibres fluorocarbonées , le groupe des fibres minérales telles que les fibres de verre, le groupe des fibres métalliques . 9- Dispositif de filtration destiné à la filtration de gaz tel que l'air destiné à l'aération et/ou au chauffage et/ou à la climatisation de locaux ou de véhicules automobiles, réalisé en particulier par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est formé d'un voile de carde isotrope.
10- Dispositif de filtration selon la revendication 9, caractérisé en ce que le voile est en une seule couche.
11- Dispositif de filtration selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le voile de carde isotrope est constitué de fibres présentant une longueur comprise entre 38mm et 120mm et un diamètre moyen au moins égal à lOμm.
12- Dispositif de filtration selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le voile de carde isotrope est constitué de fibres de polypropylène présentant une longueur comprise entre 38mm et 120mm et un diamètre moyen au moins égal à lOμm.
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