EILTRE A GAZ.
L'invention se rapporte aux filtres pour enlever les particules de matière étrangère hors des gaz, et, plus particulièrement, à une matière électrostatique perfectionnée utilisée pour filtrer de l'air et d'autres gaz.
Dans le conditionnement d'un gaz tel que l'air pour des emplois divers, c'est un important problème que l'enlèvement économique et efficace des matières étrangères présentes dans l'air. On estime qu'il y a, dans
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ticules individuelles de poussière, ou davantage. Ces matières étrangères peuvent être celles qui sont normalement présentes dans l'atmosphère, et qu'il est désirable d'enlever au cours du conditionnement de l'air d'une maison, d'un hôtel ou autre lieu d'habitation, lorsque la présence d'une telle matière étrangère est nuisible à la santé humaine, ou aux murs, draperies, tapis, meubles et autres, ou dans une boutique, une usine ou un laboratoire, lorsqu'il est nécessaire de travailler à l'abri des poussières.
On peut aussi désirer enlever de l'atmosphère des matières étrangères qui n'y sont pas généralement présentes, par exemple au cours de fabrications comportant la présence de fumées de peinture et autres matières indésirables.
On connaît un procédé de conditionnement de l'air qui consiste a en enlever les particules de matières étrangères à l'aide d'un filtre du type à chocs comprenant un produit de base en laine d'acier laine minérale fibres de verre ou copeaux de bois enduit d'un adhésif tel que de l'huile
de pétrole, du phosphate de tricrésyle ou de l'éthylène-glycol. On conditionne le gaz en le faisant passer à travers un bloc,-du produit de base
les particules de matière étrangère sont enlevées du gaz si elles frappent l'adhésif L'efficacité d'un filtre du type à chocs dépend de l'occasion qu'a une particule de poussière de frapper une surface contenant l'adhésif. il.n'est pas pratique d'exposer une trop grande surface par unité de volume du gaz à conditionner, parce que l'énergie* consommée pour forcer le gaz à traverser ces surfaces serait-trop grande. Dans l'industrie, on admet qu' on ne peut dépasser, pour les filtres du-type à chocs, une chute de pression supérieure à environ 1,14 cm d'eau.
Cependant, ces filtres n'enlèvent pas réellement les fines particules de matière étrangère,ayant des dimensions de particules analogues
à celles du noir de carbone; il en résulte qu'à peu près toutes les matières étrangères ayant des particules de petites dimensions traversent le filtre et ce sont ces petites particules qui salissent les murs, draperies, tapis et meubles et nécessitent un nettoyage d'une façon ou d'une autre.
En plus de son inefficacité à enlever les fines particules de matière étrangère hors de l'air, le filtre du type à chocs a aussi tendance à contaminer l'air qui le traverse, à cause de l'enlèvement d'une partie de l'adhésif que supporte la matière de base, par l'évaporation ou séparation physique d'avec celle-cio
Un autre important inconvénient du filtre du type à chocs réside dans le fait que l'on ne peut pas réutiliser ce filtre d'une façon économique et efficace. Si l'on essaye de nettoyer ce type de filtre avec un détergent, on enlève l'adhésif de la fibre de verre, en même temps que les particules de poussière arrêtées Dans cet état, le-filtre est pratiquement inutilisable comme filtre. Avant de pouvoir lui rendre sa capacité de filtration initiale, il est nécessaire d'enduire à nouveau la fibre de verre avec un adhésif. Cette opération est longue et coûteuse et ne peut être effectuée facilement par l'utilisateur.
Un moyen plus efficace d'enlever les matières étrangères des gaz est la précipitation électrique. Cependant les appareils de précipitation sont d'un prix de revient prohibitif pour de nombreux emplois, en par-
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de leur coût initial, et à cause de leur entretien.
On a maintenant découvert un moyen pour enlever les fines particules hors des gaz, dont l'efficacité est à peu près la même que celle des appareils de précipitation électrique et dont le prix de revient se rapprbche de celui du filtre à chocs. Le produit filtrant suivant la présente invention se compose de polyéthylène déposé sur un support approprié et disposé de façon à exposer une surface étendue dé polyéthylène au passage du gaz à travers cette surface.
Le dessin annexé montre à titre purement illustratif un mode d'exécution de l'invention, dans lequel : Fig. 1 est une vue en perspective, avec des parties enlevées montrant une forme de filtre employant comme milieu filtrant du polyéthylène supporté par des fibres de verre, et Fig. 2 est une vue agrandie en partie en coupe montrant du polyéthylène déposé sur une fibre de verre.
Sur la figure, le filtre, indiqué d'une manière générale en 1 comprend un cadre 2 constitué en toute matière appropriée telle que carton acier, aluminium et autres, profilé de manière à avoir une section en U ayant un côté 3, reliant les côtés 4 et 5, disposés chacun à angles droits avec le côté 3. Le cadre peut être fabriqué avec une bande d'aluminium en coupant la matière nécessaire de façon à former les coins 6, puis en courbant une partie de la matière pour former les côtés 4 et 5 et ensuite en repoussant une partie du côté 3 pour former une gâche 7 recevant le côté
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logue à celle du cadre 2 et est maintenu en position comme indiqué. A l'intérieur des cotes 4 et 5 se trouvent deux tamis 10 et 11, ayant n'importe
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ces-tamis on dispose le polyéthylène 12 déposé sur les fibres de verre 13 montrées, sur la Fig. 2, ou sur, n'importe quel autre support capable, une fois enduit, d'être disposé en un bloc poreux que le gaz contaminé peut traverser pour être amené à plusieurs reprises en contact avec les surfaces de polyéthylène.
On peut utiliser le polyéthylène sous forme de rubans coupés dans une feuille de polyéthylène mais on a observé que l'on obtenait un enlèvement plus efficace des poussières hors des gaz lorsqu'on fait passer ceux-ci à travers un bloc d'éléments filtrants suivant la présente invention que lorsqu'on faisait passer de l'air chargé de poussière à travers un filtre utilisant du polyéthylène sous forme de rubans ou de filaments extrudés. L'exemple ci-après indique des résultats d'essais de filtres . obtenus, dans un cas avec des rubans de polyéthylère coupés dans une feuille de polyéthylène, et dans l'autre cas avec du polyéthylène déposé sur
de la fibre de verre fine.
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lorsque le polyéthylène a été déposé sur de la fibre de verre. Cependant, on peut employer le polyéthylène en le déposant sur d'autres supports appropriés. Par exemple, on peut utiliser n'importe quel support qui, lorsqu'il est enduit de polyéthylène, peut être disposé sous forme d'un bloc poreux. On peut, par exemple, utiliser des matières telles que des copeaux de bois, une laine métallique telle que la laine d'acier, de la ficelle.,
de la corde, du papier coupé en petites bandes ou rubans étroits, et d'autres fibres animales, végétales et minérales. Le polyéthylène est déposé sur ces supports, soit à partir d'une solution chaude dans du toluène ou
du xylène, soit à partir d'une dispersion, ensuite on chauffe pour fondre l'enduit de polyéthylène sur le support, ou bien. on pulvérise des particules de polyéthylène sur une masse de support et on chauffe ensuite la masse saupoudrée de polyéthylène pour distribuer et fondre le polyéthylène sur
le support.. Lorsqu'on l'applique sous forme d'un enduit de latex et qu'on le fond, le polyéthylène est très probablement supporté par la matière de base en assemblage discontinus ou îlots plutôt qu'en enduit continu. Ceci n'affecte pas l'efficacité du filtre.
Lorsqu'on fabriqué un filtre à -air en utilisant du polyéthylène en enduit sur fibres de verre comme indiqué sur la figure et qu'on l'emploie en combinaison avec un filtre du type à .chocs connu, dans une installation de conditionnement d'air, on observe un phénomène de filtration inattendu. Les essais suivants illustrent ce phénomène On a fabriqué un filtre en polyéthylène, conformément à la description du filtre représenté sur le dessin,
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diqué sur le dessin..
Dans le premier essai, un filtre courant de fibres de verre
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les deux filtres dans un courant d'air, de telle sorte que le courant
d'air traverse d'abord le filtre courant et ensuite le filtre en polyéthylène. Après 786 heures de service dans une machine,-qui nécessite l'emploi d'air filtré, on a enlevé et examiné ces filtres.. Le filtre courant était sale et décoloré. Le filtre en._ polyéthylène était, aussi, sale et décoloré, montrant la présence d'une quantité considérable de fines particules de ma- tières étrangères qui avaient été enlevées de l'air qui avait d'abord traversé le filtre courant.
On a effectué un deuxième essai en utilisant les mêmes sortes de filtres, mais cette fois le filtre en polyéthylène était placé en haut
du filtre courant, les deux filtres étaient intercalés-ensuite dans un courant d'air de telle sorte que l'air traverse d'abord le filtre en polyéthy-
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me machine, dans des conditions identiques aux conditions utilisées dans
le premier essai, les filtres étaient enlevés et examinés. Le filtre en polyéthylène était sale et- décoloré, mais,: chose surprenante, le filtre courant avait à peu près la même couleur qu'il avait lorsqu'il avait d'abord
<EMI ID=9.1> était quand on l'avait intercalé d'abord dans le courant d'air.
En essayant d'expliquer ce résultat inattendu, on a observé que le polyéthylène possédait la capacité de développer à sa surface une charge électrostatique et que cette charge électrostatique se produisaitlorsqu'on faisait passer un gaz sur la surface du polyéthylène. Ainsi; l'efficacité remarquable du filtre de la présente invention semble être due au fait que le polyéthylène employé dans ces filtres est capable de développer une charge électrostatique suffisante pour attirer les fines particules de matières étrangères contenues dans un gaz, et que le polyéthylène a la forme et la-disposition qui lui permettent un contact répété du gaz avec le polyéthylène On a trouvé effectivement par mesure que le " polyéthylène développe une charge électro-statique d'environ 250 volts pour
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que 365 mètres par minute.
On a aussi observé que les filtres obtenus conformément à
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d'air au -travers du filtre., et retiennent la matière étrangère recueillie jusqu'à-ce que la matière étrangère soit enlevée d'une manière quelconque convenable, comme par nettoyage avec de l'ea,ù, avec ou sans un détergent. Les filtres conformes à l'invention ne sont pas sensibles à l'humidité
et fonctionnent également bien avec des gaz secs ou avec des gaz ayant une teneur élevée en vapeur d'eau.-
Pour la réalisation de l'invention, on peut utiliser tous les polymères d'éthylène solides, sous la forme d'un enduit sur un support. On connaît divers procédés pour préparer ces polymères. Par exemple, on .peut préparer des polymères solides de l'éthylène en soumettant de l'éthy- <EMI ID=12.1>
pérature élevée, déterminées. Ce procédé donne des polymères d'éthylène dont le poids moléculaire varie, en particulier suivant la pression employée.
Si l'on utilise des pressions supérieures à 1000 atmosphères, il se forme des polymères solides et dans ces conditions, la polymérisation se produit en nécessitant plusieurs heures pour être complète On peut aussi préparer ces polymères en mettant dans l'éthylène une petite quantité d'oxygène, qui
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rence au moins 1000 atmosphères et inférieures à 3000 atmosphères. Les températures sont de 100[deg.]G à 400[deg.]C, et de préférence de 15000 à 250[deg.]G. Ainsi, comme exemple spécifique d'obtention des polymères, on comprime dans une bombe d'acier à une pression totale de 1500 atmosphères de l'éthy-
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Les polymères d'éthylène obtenus comme indiqué ci-dessus fondent à des températures supérieures à 100[deg.]C et généralement dans l'interval-
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cristalline, lorsqu'on leur fait subir une analyse par diffraction aux rayons X. Ces polymères sont insolubles dans le xylène aux températures ordinaires mais sont solubles dans le xylène à son point d'ébullition; ils ne sont pas affectés par un contact prolongé-avec l'air aux températures -ordinaires.,
ce qui les rend parfaitement adaptés à l'emploi ,dans les filtres à air suivant la présente inventiono Parmi ces polymères on préfère des pôlyéthylè-
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ayant un poids moléculaire compris- entre 10.000 et 20.000 fonctionnent tous exceptionnellement bien lorsqu'on les utilise conformément à la mise en oeuvre de l'invention" <EMI ID=17.1>
charge électrostatique, et que l'on peut déposer sur un support peuvent être utilisés suivant l'invention. On peut aussi obtenir des polymères d'éthylène en polymérisant de l'éthylène en présence d'autres monomères copolymérisables avec l'éthylèneo Ces polymères d'éthylène peuvent aussi être utilisés pour l'invention, lorsqu'ils sont capables de développer une charge électrostatique.
Ces polymères d'éthylène sont'déposés à partir d'une solution chaude dans le toluène ou le xylène', dans laquelle se trouvent 10% de matières solides de polyéthylène. La masse de fibres de verre à enduire est immergée dans la solution chaude de polyéthylène, et enlevée ensuite; puis on la laisse se solidifier par évaporation à température ambiante, ou on la sèche dans
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utilisé pour enduire les fibres de verre consiste à saupoudrer du polyéthylène pulvérisé sur une masse de fibres de verre et ensuite à soumettre les fibres de verre à une chaleur suffisante pour faire fondre la poudre, se répandre à travers la masse et enduire les fibres.
On observe les meilleurs résultats lorsque l'air chargé de poussière traverse les filtres préparés conformément à l'invention à une vitesse comprise entre environ 15 mètres par minute et environ 152 mètres par minute, et on emploie les filtres de préférence dans des appareils dans lesquels la vitesse de l'air est voisine de 91 mètres par minute.
Les exemples du tableau ci-après montrent une comparaison de l'efficacité du produit filtrant conformément à l'invention et de celle d' un produit filtrant courant du type à chocs, ainsi que de celle d'un milieu filtrant utilisant des rubans de polyéthylène coupés à partir d'une feuille de polyéthylène de faible épaisseur. Dans les exemples, toutes les parties sont en poids, sauf indications contraires.
On a essayé les filtres perfectionnés de l'invention dans des conditions déterminées, en faisant naître in situ une concentration constante de fumée de carbone, ce qui permet un procédé pour faire des essais
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mèche de lampe à l'air libre des mélanges d'alcool éthylique et de benzène, L'alcool brûle avec une flamme claire sans fumée, et le benzène brûle avec une flamme renfermant beaucoup de suie. On règle le caractère de la fumée en réglant la proportion de benzène et d'alcool utilisée. On a trouvé qu'un mélange à 50% d'alcool éthylique et 50% de benzène en volume produisait une fumée satisfaisante, de nature reproductible. Les particules de fumée engendrées dans ces conditions étaient des sphères de carbone de 0,05 microns de* diamètre. On a aussi observé à un grossissement de 100.000 que ces sphères de carbone sont liées en chaînes lâches. On peut régler ces chaînes par la vitesse de combustion du mélange alcool-benzène, la hauteur de la mèche à travers laquelle le mélange est brûlé et la vitesse à laquelle l'.air traverse la mèche.
On estime que ces petites particules de carbone ont une surface
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densité apparente de 0,068 (ou 68 kgo. par m3).
Les filtres essayés par ce procédé accéléré étaient circulaires
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filtre était,essayé en le plaçant sur le trajet d'un courant d'air pendant
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d'un mélange de combustible alcool/benzène 50/50. Le courant d'air est
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essai.
TABLEAU
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On a préparé le filtre de l'exemple 1 en saupoudrant du polyéthylène -pulvérisé sur les fibres de verre et ensuite en fondant le polyéthylène pulvérisé à 210[deg.]C dans un four pour former un enduit sur les fibres
de verre On a préparé le filtre de l'exemple 2 en immergant un bloc de
fibres de verre dans une solution à 10% dans le xylène du polyéthylène., et
ensuite en séchant les fibres de verre enduites dans un four à 70[deg.]C pour
enlever toutes traces du solvant. On continue le chauffage pendant 20 mi-
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ple 2, sauf que les fibres de verre séchées au four n'étaient pas soumises
à un traitement de recuit comme dans l'exemple 2. Le filtre de l'exemple
4 a été préparé à partir de rubans de polyéthylène coupés dans une feuille
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de l'exemple 8 montre comment le fait d'enduire du polyéthylène avec un adhésif utilisé dans les filtres du type à chocs détruit son efficacité.
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filtres chauffés des exemples 1 et 2 sont plus efficaces que le filtre de
l'exemple 3 qui n'a pas été chauffé. Les valeurs indiquées pour la quantité
de fumée retenue par les filtres sont la moyenne de 4 opérations de filtration séparées, chacune dans des conditions identiques. Le traitement
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pendant une période de temps suffisante pour ramollir le polyéthylène, variant
généralement de 10 minutes à 1 heure environ.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de mise
en oeuvre décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.