Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 1 PCT/FR2007/051458
Ciment pour filtre à particules
L'invention concerne un ciment, notamment un ciment de jointoiement destiné à
la solidarisation d'une pluralité de blocs filtrants d'un corps filtrant,
notamment pour un
filtre à particules de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un
véhicule
automobile, et notamment un ciment destiné à constituer un revêtement
périphérique de
la surface latérale d'un tel corps filtrant. 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
par
durcissement d'un ciment selon l'invention.
Avant d'être évacués à l'air libre, les gaz d'échappement peuvent être
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
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
cependant
avéré avantageux qu'il résulte de l'assemblage et de l'usinage d'une pluralité
de blocs
11, référencés 11 a-11 i.
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
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 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
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 2 PCT/FR2007/051458
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 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 11 a-11 i sont assemblés entre eux par collage au moyen de joints 27
en ciment céramique généralement constitué de silice et/ou de carbure de
silicium et/ou
de nitrure d'aluminium. L'assemblage ainsi constitué peut être ensuite usiné
pour
prendre, par exemple, une section ronde. De préférence, un revêtement
périphérique
27', encore appelé coating , est également appliqué de manière à recouvrir
sensiblement toute la surface latérale du corps filtrant.
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 11 a-11 h et l'enveloppe 5.
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 , 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
inflammation.
L'inhomogénéité des températures au sein du corps filtrant 3 et les
éventuelles
différences de nature des matériaux utilisés pour les blocs filtrants 11 a-11
i 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 11a-11i,
diminuant la
durée de vie du filtre à particules 1.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 3 PCT/FR2007/051458
Le matériau des joints 27 et 28 doit donc présenter une bonne résistance
mécanique à basse température, c'est-à-dire entre 400 et 500 C, et à haute
température, c'est-à-dire à des températures supérieures à 1100 C.
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
jointoiement doit
donc être limitée pour assurer une résistance thermomécanique adaptée à
l'application
aux filtres à particules.
Par ailleurs, pour améliorer l'élasticité du joint obtenu par durcissement du
ciment de jointoiement, et donc la résistance thermomécanique du corps
filtrant
assemblé, ainsi que l'adhésion du ciment de joint aux parois des blocs
filtrants, il est
également connu, par exemple de EP 0 816 065, d'incorporer au ciment
d'assemblage
des fibres céramiques (comparer par exemple les références 1 et 2 du tableau 1
ci-
dessous). 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 sécurité.
L'effet de ces
dernières sur les propriétés de résistance aux contraintes thermomécaniques, à
haute
température notamment, est cependant faible. De plus, l'incorporation de
fibres, en
particulier de shot (particules d'infibrés), est particulièrement coûteuse.
EP 1 479 881 divulgue un ciment de jointoiement comportant des quantités de
résine largement supérieures à 5% dans le but d'ajuster la porosité. Les
quantités
élevées de résine thermodurcissable confèrent cependant au ciment humide une
consistance qui, dans les conditions industrielles d'utilisation, empêche un
étalement
régulier, et donc une répartition homogène du ciment entre les blocs
filtrants. Le corps
filtrant obtenu par assemblage de blocs filtrants au moyen d'un tel ciment
présente dès
lors une tenue mécanique insuffisante pour l'opération de canning, c'est-à-
dire de mise
en place du corps filtrant dans la ligne d'échappement. Par ailleurs, des
teneurs élevées
en résine thermodurcissable conduisent à l'apparition de fissures lors
d'opérations de
séchage, de déliantage ou de cuisson. Enfin, ces résines génèrent généralement
des
produits nocifs pour l'environnement lors du déliantage et des quantités
élevées de
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 4 PCT/FR2007/051458
résine rendent difficile la maîtrise de ces produits nocifs dans des
conditions
industrielles.
Le but de la présente invention est de fournir un ciment permettant de
réaliser
un nouveau matériau de joint présentant une adhésion améliorée, ou présentant
une
résistance thermomécanique satisfaisante mais sans fibres céramiques et/ou
avec une
teneur en carbure de silicium élevée.
Selon l'invention, on atteint ce but au moyen d'un ciment, notamment un ciment
de jointoiement notamment destiné à la solidarisation d'une pluralité de blocs
filtrants
d'un corps filtrant d'un filtre à particules de gaz d'échappement d'un moteur
à
combustion interne d'un véhicule automobile, et notamment un ciment destiné à
servir
de revêtement périphérique pour un tel corps filtrant, le ciment selon
l'invention
comportant une teneur en carbure de silicium (SiC) comprise entre 30 et 90 %,
ce ciment
étant remarquable en ce qu'il comporte
- au moins 0,05 %, de préférence au moins 0,1 %, de préférence encore
au moins 0,2 %, et
- moins de 5%, de préférence moins de 1%, de préférence encore moins
de 0,5 % d'une résine thermodurcissable,
les pourcentages étant des pourcentages en masse par rapport à la masse totale
de la
matière minérale (y compris donc le carbure de silicium), hormis l'eau
éventuelle, et de la
résine thermodurcissable.
Comme on le verra plus en détail dans la suite de la description, la présence
de
résine thermodurcissable améliore l'adhésion du joint, tout en préservant sa
résistance
mécanique, notamment à froid. 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.
De manière surprenante, les inventeurs ont également constaté qu'une teneur
inférieure à 5% en résine thermodurcissable autorise, dans les conditions
industrielles
d'utilisation, un étalement régulier, et donc une répartition très homogène du
ciment
entre les blocs filtrants. Ils ont aussi observé que le nombre de fissures
apparaissant lors
des opérations de traitement thermique est réduit. Avantageusement, la tenue
mécanique du corps filtrant est améliorée, ce qui facilite l'opération de
canning.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 5 PCT/FR2007/051458
Enfin, la faible teneur en résine facilite la maîtrise des produits nocifs
générés
dans des conditions industrielles.
De préférence, le ciment de jointoiement selon l'invention comporte encore une
ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- La résine thermodurcissable est choisie parmi les résines époxide, silicone,
polyimide,
phénolique et polyester.
- Le ciment comporte plus de 60% de carbure de silicium, en pourcentage en
masse
par rapport à la masse totale de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle,
et de la
résine thermodurcissable.
- Le ciment ne contient pas de fibres céramiques.
- Le ciment ne comporte pas d'argile.
- Le ciment comporte entre 0,1 et 2%, de préférence entre 0,1 et 0,5% d'un
dispersant,
en pourcentages en masse par rapport à la masse totale de la matière minérale,
hormis l'eau éventuelle, et de la résine thermodurcissable.
- Le ciment présente une teneur en CaO inférieure à 0,5 %, en pourcentage en
masse
par rapport à la masse totale de la matière minérale, hormis l'eau éventuelle,
et de la
résine thermodurcissable.
- De préférence, après humidification, le ciment humidifié, ou mortier ,
présente une
teneur en eau de moins de 40%, de préférence de moins de 30% et/ou d'au moins
10%, de préférence d'au moins 15%, en pourcentages en masse par rapport à la
masse totale de la masse minérale, hormis l'eau, et de la résine
thermodurcissable.
- Le ciment présente une teneur en alumine, de préférence calcinée, 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 totale de la matière
minérale, hormis l'eau éventuelle, et de la résine thermodurcissable.
- Le carbure de silicium, l'alumine et la silice représentent au moins 80%, de
préférence
au moins 95 %, de préférence encore au moins 99,5% de la masse totale de la
matière minérale, hormis l'eau éventuelle, et de la résine thermodurcissable.
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
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 6 PCT/FR2007/051458
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. Ce corps
filtrant est
remarquable en ce que le joint est obtenu par durcissement d'un ciment selon
l'invention.
L'invention concerne enfin un corps filtrant, notamment pour un filtre à
particules
de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule
automobile,
monobloc ou comportant une pluralité de blocs filtrants solidarisés au moyen
d'au moins
un joint intercalé entre lesdits blocs filtrants. Ce corps filtrant est
remarquable en ce qu'il
comporte un revêtement périphérique obtenu à partir d'un ciment selon
l'invention.
De préférence, les blocs filtrants assemblés comportent au moins 50% de
carbure de silicium.
Par résine thermodurcissable , on entend un polymère transformable en 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 durcissement de la résine, la réversibilité étant
impossible.
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 de
séchage ou à la température de 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 traitement thermique. De préférence, la résine
présente une
viscosité inférieure à 5OPa.s pour un gradient de cisaillement de 12s-' mesuré
au
viscosimètre Haake VT550. Elle doit être de préférence soluble dans l'eau à
température
ambiante.
Par ciment , on entend une composition moulable formée par un
mélange particulaire, sec ou humide, apte à prendre en masse. Le ciment peut
être
inactivé , c'est-à-dire dans un état moulable stable, ou activé , c'est-à-
dire dans le
processus de prise en masse. L'état activé résulte classiquement du mélange
avec de
l'eau. Le ciment selon l'invention peut être dans l'un quelconque des états
activé et
désactivé, c'est-à-dire en particulier comporter de l'eau ou non. C'est
pourquoi sa
composition est définie en pourcentages en masse par rapport à la masse totale
de la
matière minérale et de la résine thermodurcissable, sans prendre en
considération l'eau.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 7 PCT/FR2007/051458
La résine thermodurcissable peut être présente dans le ciment selon
l'invention
sous forme de poudre ou sous forme liquide, la forme poudreuse étant préférée.
De préférence, le ciment comporte plus de 60% de carbure de silicium, en
pourcentage en masse par rapport à la masse totale de la matière minérale,
hormis l'eau
éventuelle, et de la résine thermodurcissable. 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
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.
Des ciments ne contenant pas de fibres céramiques et présentant des teneurs
élevées en carbure de silicium sont connus, notamment pour le jointoiement de
corps
filtrants ne contenant pas de fibres céramiques. 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 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 régénération complète.
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 peut ainsi présenter une teneur en CaO inférieure à 0,5 %, en
pourcentage en
masse par rapport à la masse totale de la matière minérale, hormis l'eau
éventuelle, et
de la résine thermodurcissable. De préférence, le ciment selon l'invention ne
comporte
pas de CaO. L'affaiblissement occasionné par CaO est ainsi avantageusement
limité.
Le ciment selon l'invention peut comporter de l'argile, en particulier une
argile
réfractaire de type ball-clays, bentonite, voire kaolins. L'argile est en
effet classiquement
ajoutée pour augmenter la résistance du joint après séchage. Elle implique
cependant
des quantités élevées d'eau dans le ciment, et donc une augmentation du risque
de
3o fissuration. La présence de résine thermodurcissable dans le ciment permet
avantageusement de réduire la quantité d'argile tout en garantissant une
adhésion
acceptable.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 8 PCT/FR2007/051458
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 de la
matière
minérale, hormis l'eau éventuelle, et de la résine thermodurcissable. Le
dispersant peut
être par exemple choisi parmi les polyphosphates de métaux alcalins ou les
dérivés
méthacrylates. Tous les dispersants connus sont envisageables, ioniques purs,
par
exemple HMPNa, stériques purs, 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.
De préférence, le dispersant, ou défloculant , est incorporé au mélange
particulaire sec 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. 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.
- 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
calcium.
La préparation d'un ciment selon l'invention s'effectue selon les procédés
conventionnels de fabrication des ciments.
Dans une première étape, les matières particulaires sont classiquement
mélangées jusqu'à obtention d'un mélange homogène. De préférence la résine
thermodurcissable est incorporée pendant cette étape sous forme d'une poudre.
Un agent catalyseur de la résine destiné à accélérer la prise en masse de la
résine après activation du ciment, de préférence sous forme d'une poudre, peut
être
également ajouté pendant cette première étape.
Le mélange obtenu peut être conditionné et commercialisé. Si ce mélange
comporte la résine thermodurcissable, il constitue un ciment désactivé selon
l'invention.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 9 PCT/FR2007/051458
De préférence ce mélange contient au moins une partie des différents additifs
en poudre
nécessaires. Une partie de ces derniers peut cependant être ajoutée à la
deuxième
étape.
Dans la deuxième étape, de l'eau est ajoutée au mélange particulaire. De
préférence on ajoute moins de 40%, et/ou au moins 10%, de préférence au moins
15%,
en pourcentage en masse par rapport à la masse totale de la matière minérale,
hormis
l'eau, et de la résine thermodurcissable.
La résine est de préférence choisie pour se dissoudre dans l'eau pour diminuer
sa viscosité. De préférence, la résine est dissoute dans l'eau avant que ce
mélange ne
soit ajouté au mélange particulaire.
Un agent catalyseur de la résine, de préférence sous forme d'une poudre, peut
être également ajouté pendant cette deuxième étape. Les agents catalyseurs,
par
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 ciment pâteux.
L'ajout d'eau provoque l'activation de ce ciment selon l'invention, c'est-à-
dire engage son
processus de prise en masse. Ce ciment 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 ciment 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 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.
Si l'application le nécessite, le ciment est traité thermiquement , c'est-à-
dire
cuit, de préférence sous atmosphère oxydante, de préférence à pression
atmosphérique,
à une température comprise entre 400 C à et 1200 C, de manière à former un
joint
réfractaire. Cette opération de traitement thermique est bien connue de
l'homme du
métier. La durée de la cuisson, généralement 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.
Pendant l'opération de traitement thermique, la résine se décompose plus ou
moins en fonction de la température. La présence de résine résiduelle après
traitement
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 10 PCT/FR2007/051458
thermique améliore la cohésion du corps filtrant, y compris pendant l'étape de
caning. Si
la température de traitement thermique est supérieure à la température de
décomposition de la résine, la teneur en résine diminue, mais un début de
céramisation
permet alors d'assurer la cohésion du corps filtrant. La résine agit alors
avantageusement comme un relai de prise .
Selon la résine utilisée, le durcissement de la résine peut s'effectuer à
température ambiante, de préférence à la température de séchage, à la
température de
traitement thermique ou nécessiter une irradiation, par exemple aux
ultraviolets, ou un
chauffage complémentaire.
Le ciment selon l'invention s'est avéré non seulement adapté à la
solidarisation
de blocs filtrants d'un corps filtrant prévus pour la filtration des gaz
d'échappement d'un
moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, mais également pour
former le
revêtement périphérique ou coating classiquement disposé sur la surface
latérale
périphérique des corps filtrants. L'invention concerne ainsi également
l'utilisation d'un
ciment selon l'invention pour constituer le revêtement périphérique latéral
d'un corps
filtrant, que celui-ci soit monobloc, c'est-à-dire non assemblé, ou au
contraire constitué
par assemblage d'une pluralité de blocs filtrants. L'invention concerne en
particulier un
corps filtrant comportant une pluralité de blocs filtrants solidarisés au
moyen d'un joint
obtenu à partir d'un ciment selon l'invention et dont la surface périphérique
latérale est
recouverte par un revêtement obtenu à partir du même ciment.
Les exemples suivants, rassemblés dans le tableau 1, sont fournis à titre
illustratif et non limitatif.
La préparation des ciments testés est effectuée en malaxeur de type 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
- un malaxage pendant 10 minutes jusqu'à obtention d'une consistance
suffisante pour
une application comme ciment de jointoiement.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 11 PCT/FR2007/051458
Les références 1 et 2( Réf. 1 et Réf 2 ) sont des ciments selon la
technique antérieure. La référence 2 correspond à un ciment fibreux tel que
décrit dans
EP 0 816 065.
La partie supérieure du tableau 1 fournit la formulation de mélanges
particulaires secs utilisés, en pourcentages. Ces pourcentages sont des
pourcentages
en masse par rapport à la masse du mélange considéré. La partie inférieure du
tableau
1, sous la ligne Total , fournit les ajouts aux mélanges secs pour former
les ciments à
tester. Dans cette partie inférieure, les pourcentages sont exprimés par
rapport à la
masse des mélanges secs de la partie supérieure.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 12 PCT/FR2007/051458
Tableau 1
Réf 1 Réf 2 1 12 3 4
Formulations des mélan es particulaires secs
Poudre de SiC (diamètre 50
médian : 0,3 pm)
Fibres silice-alumine 38,5
Longueur <100pm ;
<5% de shot
Silice colloïdale ( à 30% de 11,5
Si02
Mélange granulaire de 80,0 82 85 88,0 70
carbure de silicium. Tailles
comprises entre 0 à 0,5mm
teneur en SiC>98%
Argile à 40% d'A1203
Aluminate de Calcium (type 5,0 1,5
CA270)
Alumine calcinée 10,0 13,0 9,5 8,0 20,0
Fumée de silice 5,0 5,0 4,0 4,0 10,0
Total 100 100 100 100 100 100
Ajouts
Résine epoxy en poudre non non 0,2 0,2 0,3 0,2
polysaccharide : dérivés de 0,5 0,5 0,2 0,2 0,2 0,2
méthylcellulose en poudre
Défloculant /dispersant en 0,3 0,3 0,3 0,3
poudre
Agent catalyseur de la résine 0,8 0,8 1,5 0,8
Eau 30 39 17 17 18 15
Caractérisations
Test d'adhésion (kg/cmZ) 2,5 3,5 3,8 3,7 3,6 4,1
Composition sur calciné 750 C/0,5h
SiC 78 57,0 80 83,5 86 69
A1203 12 15,0 13 10,5 8,5 20
Si02 7,5 25,0 6 4,0 4,5 10
CaO 1,0 <1% 1,0
Autres espèces dont 1,5 <2% 1,0 1,0 1,0 1,0
impuretés
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 13 PCT/FR2007/051458
De manière équivalente, le tableau 1' suivant fournit la composition des
mélanges particulaires 1 à 4 en pourcentages en masse par rapport à la masse
totale de
la matière minérale, hormis l'eau, et de la résine thermodurcissable.
1 2 3 4
Mélange granulaire de carbure de
silicium. Tailles comprises entre 0 à
0,5 mm. Teneur en SiC>98% 81,8 84,8 87,7 69,9
Argile à 40% d'A1203
Aluminate de Calcium (type CA270) 1,5
Alumine calcinée 13 9,5 8 19,9
Fumée de silice 5 4 4 10
Résine époxy en poudre 0,2 0,2 0,3 0,2
Total 100,0 100,0 100,0 100,0
Le tableau 1 résume également les résultats à un test d'adhésion.
Le test d'adhésion fournit la force à la rupture lors d'un test de flexion sur
3
blocs filtrants à base de carbure de silicium assemblés, ces blocs présentant
des
dimensions extérieures de 33*33*150mm, une épaisseur de paroi de 0,3mm et des
cellules ou canaux de 1,8mm*1,8mm. Ces blocs étaient assemblés au moyen de
joints de ciment de 2mm d'épaisseur, un séchage à 120 C pendant 12h ayant
suivi la
mise en place du ciment.
Les analyses chimiques ont été réalisées sur des échantillons de ciment séchés
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 carbure de silicium a été plus particulièrement mesurée
par LECO.
Le tableau 1 démontre l'effet bénéfique de la présence de la résine
thermodurcissable sur l'adhésion entre les blocs unitaires.
Par ailleurs, des filtres ont été réalisés avec les ciments dont les
formulations
figurent dans le tableau 1. Ces filtres n'ont pas montré de différences
significatives de
tenue thermomécanique.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation
décrits, fournis à titre illustratif et non limitatif.
CA 02655730 2008-12-16
WO 2007/148010 14 PCT/FR2007/051458
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.
