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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES DE REVETENENT PAR DES RESINES ET APPLICATIONS
DES MATERIAUX AINSI ENDUITS.
L'invention est relative à des firme résinaux adhérents déposés par électrolyse, à des compositions électrolytiques permettant de les préparer et aux applications des matériaux ainsi revêtus, Les feuilles ou les fils de métal ou encore les tissus enduits de ces résines suivant l'invention, sont utilisables à la fois pour la décoration et pour la protection d'appareils, notamment dans le domaine électrique* En particulier,.on peut obtenir ainsi d'excellents isolements pour les conducteurs électriques, ce qui élève la ri- gidité diélectrique;
on peut aussi réduire l'encombrement de condensateurs, tout en maintenant constante leur capacité, ou bien augmenter celle-ci pour un
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epcombrement constant*
On peut également revêtir des surfaces métalliques de métaux, par ailleurs oxydables, tels que le cuivre et ses alliages, le fer et ses al- liages, le zinc, l'étain, le plomb, l'aluminium, etc.., de façon à les protéger contre l'altération chimique, ou à soustraire à cette altération les matérieur en contact avec de tels métaux, Comme exemple, on indiquera que les feuilles métalliques, des papiers ou des tissus recouverts avec les nouveaux films rési- neux, conformément à l'invention, sont utilisables pour envelopper des produits comestibles.
On peut également employer ces revêtements résineux pour empêcher la corrosion des métaux en contact avec des vapeurs ou des liquides acides, par exemple des vapeurs acides émises par des huiles chauffées*
On peut obtenir encore des effets à la fois protecteurs et déco- ratifs, exactement comme avec l'emploi classique des laques, peintures et ver- nis.
Enfin, lorsque des tissus sont recouverts de ce revêtement rési- neux, ils peuvent recevoir un'grand nombre d'applications, particulièrement celles dans lesquelles on exige une bonne résistance aux huiles grasses ou aux huiles minérales. Ils conviennent donc au revêtement des conducteurs électri- ques employés dans les transformateurs, ou encore au revêtement des câbles et à leurs joints, etc...
A titre d'exemple de l'invention, on indiquera comment obtenir un revêtement mince et isolant qui résiste à la corrosion, à partir d'une ré- sine soluble dans les alcalis telle que la gomme laque, et la façon de la dé- poser sur une surface métallique ou sur un tissu. On obtient de tels dépôts à partir d'un grand nombre de variétés de solutions, comme expliqué plus loin.
L'enduit se dépose sur l'anode constituée par le métal de base, d'ailleurs quel- conque, et de préférence sujet à l'oxydation ou à la corrosion. Suivant l'in- vention, il est préférable d'effectuer le dépôt en utilisant le courant conti- nu, mais il est toutefois possible, moyennant certaines précautions, d'employer le courant alternatif comme on va l'indiquer.
Pour effectuer ces enduits résineux, on utilise de préférence des @ solutions saturées ou presque par rapport à leur constituant résineux. On peut utiliser à cet effet un grand nombre de résines différentes telles que la colo- phane, le mastic, la gomme dammar, la sandaràque, le sang-dragon, la gomme laqte l'ambre, la gomme kauri et.les oléorésines naturelles. En général, c'est la gomme laque qui doit être préférée. En abréviation, on désignera.collectivement @
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sous le nom de résines solubles dans les alcalis, toutes celles qui peuvent , être employées.
On ajoute par exemple 100'parties en p'oids de gomme laque à environ 500 parties en poids d'eau distillée exempte de chlorures et renfermant cinq parties d'un réactif alcalin. On suppose que ce réactif hydrolyse la gom- me laque et lui permet de se dissoudre,A cet effet, le mélange est mis à bouil- lir pendant un temps suffisant pour obtenir une solution claire. D'habitude, il suffit d'une heure, bien que la durée exacte varie à la fois avec la quantité totale à traiter et les différentes conditions opératoires, Comme réactif alca- lin, on peut utiliser les hydroxydes, carbonates, borates ou phosphates alcalin; ou encore les hydroxydes alcalino-terreux. En fait, toutes les matières alcali- nes permettent d'obtenir l'hydrolyse à partir des résines solubles dans les alcalis et sont utilisables suivant l'invention.
Il est cependant préférable d'employer le carbonate de soude, tandis que si on utilise les borates, il est souvent nécessaire d'ajouter une petite quantité d'ammoniaque pour permettre l'hydrolyse complète de la résine, Par exemple ,si on emploie du tétraborate d'ammoniaque, il est bon d'ajouter, après l'ébullition, quelques unités % d'ammoniaque concentrée, puis on poursuit l'ébullition jusqu'à élimination de @ cet excès d'ammoniaque, S'il est nécessaire, on filtre le mélange qui est alors prêt à l'emploi.
Le dépôt de la résine est effectué de préférence sous courant continu, la matière à revêtir fonctionnant comme anode. On peut toutefois em- ployer du courant alternatif, à condition qu'une électrode au moins soit oxy- dable (aluminium ou tantale par exemple) et du type dit à couche d'arrêt. D'au- tre part, sans cette précaution, le revêtement obtenu sur courant alternatif est poreux et ne convient ni comme protecteur, ni comme diélectrique, Il est probable que l'électrode oxydable produit un effet de rectification grâce à la formation bien connue d'un oxyde par électrolyse, ce qui permet d'obtenir un dépôt satisfaisant de résine à la fois sur les deux électrodes* Dans ce cas, on obtient donc une association du dépôt résineux et de l'oxyde,
Si on dépose la gomme laque sur le cuivre par courant continu ou alternatif,
il est préférable que l'électrode soit chauffée entre 85 et 98 C. environ. Si, au contraire, on recouvre un métal oxydable comme l'aluminium, il vaut mieux travailler à des températures plus basses, 35 à 45 C. par exemple, car la formation de l'oxyde n'est alors pas trop importante et permet le dépôt de la gomme laque. On peut utiliser des tensions de 500 volts sous courant @
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continu ou une tension alternative équivalente pour le dépôt de la gomme laquer Toutefois, sous courant continu, il vaut mieux ne pas dépasser 200 volts environ, et sous courant alternatif 110 volts. Au début de l'électro- lyse, l'intensité du courant est calculable d'après la tension et la surface d'anode utilisées.
Plus ces caractéristiques sont grandes, et plus le courant obtenu est intense) mais cette intensité s'abaisse rapidement jusqu'à une valeur négligeable si on maintient sous tension. Il suffit, en général, d'une seconde ou deux pour réduire l'intensité à une basse valeur. Simultanément, avec cette réduction de courant, il se forme un revêtement de gomme laque dont l'épaisseur varie avec les conditions de dépôt, notamment la tension ap- pliquée, la nature du courant et la présence ou l'absence d'un métal oxydable à couche d'arrêt. On a obtenu des revêtements dont l'épaisseur est comprise entre 0,00065 mm. et 0,01 mm. D'ordinaire, on préfère les épaisseurs de l'or- dre de 0,025 mm., sauf lorsqu'on veut construire certains condensateurs spé- ciaux qui doivent posséder une très grande capacité.
Si le film obtenu d'abord sous une certaine tension est immergé de nouveau dans la même solution et sou mis à une tension plus élevée, il y a accroissement instantané de l'intensité du courant, et celle-ci tombe rapidement à une valeur négligeable. A ve point de vue, le dépôt résineux se comporte comme la formation des oxydes électro- lytiques sur les métaux oxydables à couche d'arrêt.
Une fois que le film ou le revêtement a été convenable- ment formé, on le lave pour en enlever les sels adsorbés, et on le fait mûrir par un traitement thermique, de préférence à l'air. La durée de ce traitement dépend de la température utilisée. En général, il convient de maintenir le revêtement pendant environ une minute entre 200 et 400 @ C. Naviron,
Pour certaines applications, il est utile que le revêtement soit très flexible c'est le cas des revêtements sur fils de cuivre ou autre métal fils utilisés dans les moteurs, les transformateurs ou les câbles. Dans ce cas, le meilleur procédé consiste à rendre flexible ou plastique le revête- ment résineuk par addition d'un plastifiant à la solution alcaline de résine servant au dépôt.
Comme plastifiants convenables, on a trouvé avantageux le latex de caoutchouc et les savons alcalins ou ammoniacaux des acides gras ; oléates, palmitates ou stéarates, produits d'hydrolyse obtenus à partir d'un alcali et d'une huile végétale, celles de ricin, de lin, de coton, de coco, @ etc.. par exemple. Si, en général, tous les savons semblés dans l'eau sont
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utilisables comme plastifiants, il est préférable d'employer l'huile de ri- cin hydrolysée, bien que l'invention né' se borne pas à celle-ci. L'hydrolyse de l'huile de ricin est effectuée de préférence en la chauffant entre 180 et 190 , dans les proportions de 200 grammes d'huile pour 43 grammes de potasse @ caustique.
Ce produit apporte de la plasticité au film résineux, à condition de l'incorporer au bain à une concentration qui peut atteindre ou dépasser 10 %. Toutefois, il est préférable , en général, de limiter ce taux à 3% en- viron du poids total de la solution alcaline de résine. Des films de gomme laque déposés ainsi sur des fils de cuivre (diamètre 0,02 mm.), possèdent une excellente plasticité et une grande adhérence au métal.
La description précédente s'applique au revêtement des métaux.
On peut employer des méthodes analogues pour le dépôt des films résineux sur des substances non conductrices telles que les étoffes et la fibre.Dans ce cas, il faut évidemment traiter d'abord les matières non conductrices au moyen d'une substance conductrice, pour leur permettre le fonctionnement com- me anodes Un traitement convenable consiste à imprégner un tissus, du papier ou une matière fibreuse analogue avec du graphite ou un métal finement divisé ou mieux encore un sel conducteur6 On obtient un tissus convenablement traité en l'immergeant dans une solution à 10 % de carbonate de soude ou de borate d'ammoniaque dans 1teau.
Le tissu ainsi traité est devenu conducteur; on le connecte à l'anode d'un circuit à courant continu ou à une électrode sur cou- rant alternatif, à condition que l'autre électrode soit du type oxydable à couche d'arrêt. On fait alors passer lentement le tissu dans la solution d'é- lectrolyte. On peut opérer à des températures et sous des tensions variées, mais, en général, il est préférable d'opérer entre 100 et 200 volts courant continu et dans une solution à 80 ou 90 C.
Si l'on veut un revêtement de gomme laque plus épais, on l'obtient de la manière la plus simple en répè- tant l'imprégnation du tissu dans la solution conductrice, puis l'électrolyse,
Les tissus revêtus de résine sont alors lavés pour en éliminer les sels adsorbés, puis on les traite à 100 C. pendant une durée convenable, de l'ordre de 2 à 5 heures en général. On peut effectuer un traitement puls ra- pide et souvent préférable en faisant passer le tissu lavé et enduit de rési- ne entre des cylindres chauffés dont la température superficielle est de l'or dre de 250 à 300 0*
Les revêtements résineux obtenus conformément à l'invention sont
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compacts non poreux et bien adaptés à l'emploi quand la corrosion est à craindre.
Ainsi, un film de résine naturelle sur un fil de cuivre protège efficacement ce dernier contre l'action chimique de l'acide nitrique concen- tré. On a constaté que des films imperméables de cette nature conviennent particulièrement comme protecteurs et agents de décoration, car on peut en- suite les teindre avec de nombreuses matières colorantes.
Ces revêtements sont particulièrement utiles sur des conducteurs de cuivre, lorsque ceux-ci doivent être employés dans des récipients remplis d'huile, comme par exemple les câbles, les transformateurs ou les condensa- teurs.
Le cuivre ne subit pas d'altération chimique ou électrique marquée dans l'huile minérale avec laquelle il est en contact, mais, dans les condi- tions oxydantes de fonctionnement, communes à la plupart de ces appareils, le cuivre catalyse l'oxydation accélérée de l'huile qui devient acide, boueuse, etc.. Il se forme des savons de cuivre solubles et particulièrement nuisibles par leurs effets chimiques et électriques. Revêtu d'un enduit résineux prépa- ré comme ci-dessus, le cuivre est effectivement protégé contre les huiles ise lantes qui n'entrent plus en contact avec lui; il y a suppression de tous les effets nuisibles d'ordre électrique ou chimique consécutifs au contact cui- vrc-huile,
Pour beaucoup d'appareils électriques, on emploie des conducteurs métalliques, en cuivre par exemple, qu'on a émaillés.
Dans certains cas, ces conducteurs peuvent être ensuite gainés avec du coton et du papier. On appli- que d'habitude l'émail par voie mécanique, puis on le soumet à un durcisse- ment à l'étuve. On exige que de tels revêtements possèdent une bonne flexi- bilité, que leur épaisseur soit uniforme et qu'ils aient une rigidité diélec- trique suffisante.
Le dépôt électrolytique de la résine (convenablement plas- tifiée par l'huile de ricin hydrolysée ou par le latex de caoutchouc par exemple), permet d'obtenir des fils des types usuels dans la construction des moteurs et des transformateurs avec d'excellents résultats, La plasticité du revêtement est très bonne, l'adhérence parfaite,et la rigidité diélectrique reste de l'ordre de 500 volts lorsqu'on immerge le fil dans du mercure, ce dernier fonctionnant comme électrode de polarité opposée à celle du cuivre,
L'uniformité du revêtement est égale à celle des meilleurs fils émaillés.
Les films résineux décrits ici conviennent tout particulièrement
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à la construction de condensateurs électrolytiques ils permettent en effet de supprimer les diaphragmes en papier employés généralement et qui ont l'in- convénient d'accroître le volume de ces condensateurs4 Le papier n'est jamais de qualité uniforme;
il est ainsi indispensable de puperposer au moins trois @ couches de papier pour former un bon diaphragme, ce qui abaisse-la capacité en conséquence*
Les enduits résineux électrolytiques sont particulièrement favo- rables pour la construction des condensateurs qui doivent fonctionner sous 110 volts4 Dans ce cas on utilise trois épaisseurs du papier le plus fin, tandis que le revêtement électrolytique de gomme laque permet de supprimer ces papiers ou de nten conserver seulement qu'une épaisseur pour le fonction- nement sous 110 volts. Le revêtement de gomme laque pouvant être réduit à l'épaisseur de 0,0006 mm, , on accroît en conséquence la capacité de l'appa- reil.
Dans certains cas, on a même pu supprimer tout diaphragme de papier, à condition d'employer deux armatures revêtues de gomme laque. Les condensa- teurs ainsi construits, une fois imprégnés avec un diélectrique liquide con- venable tel que l'huile minérale ou le diphényle chloré, possèdent un facteur de puissance moindre que 5 à 10 %. par conséquent parfaitement compatible avec l'emploi continu sur courant alternatif, ainsi qu'on va maintenant le préciser
On décrira d'abord l'emploi d'un électrolyte résineux dissous dans un alcali, en solution aqueuse, comme constituant des condensateurs électrolytiques dont les armatures sont revêtues de couches résineuses.
On utilise donc des électrodes recouvertes d'un film résineux très fin, déposé par électrolyse d'une dispersion aqueuse telles que celles décrites plus haut t complexe ou composé chimique d'une résine convenable et d'un alcali. La résine naturelle peut être l'une quelconque de celles énumérées.
On réalise de tels films soit sur un métal dont l'oxydation ne donnepas de couche d'arrêt isolante, soit sur un métal à couche d'arrêt.
Dans le premier cas, on utilise le cuivre, le nickel, le fer, l'étain, etc.. ou leurs alliages, dont les oxydes ou hydroxydes ne sont pas susceptibles d'interrompre le passage du courant. Ainsi qu'il est bien connu, il existe au contraire des métaux qui se recouvrent d'un revêtement isolant (l'alumi- nium ou le tantale par exemple) lorsqu'ils se trouvent oxydés par voie humi-
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-de. Les métaux de cette seconde catégorie peuvent être aussi utilisés comme supports des revêtements résineux pour être montés suivant l'invention. On indiquera d'abord ici l'emploi de métaux à revêtement diélectrique résineux, servant comme armatures de condensateurs.
Les condensateurs ainsi construite peuvent être du tyoe électrolyttque : auquel cas, ils renferment un électro- lyte convenable, par exemple une solution de gomme laque hydrolysée, ou toute autre résine dispersée dans les alcalis.
Les condensateurs décrits sont schématisés sur les dessins, Les fil-. 1 et 3 représentent ceux du type à enroulement ; lesfig.2, 4 et 7 ceux à plaques superposées; les Fig.5 et 6, un mode particulier de prépara- tion continue.
Ayant donc préparé une des dissolutions alcalino-résineuses comme on l'a indiqué ci-dessus, avec ou sans plastifiant, on en revêt les feuilles métalliques destinées à servir d'armature, soit avant, soit après leur assem- blage dans le condensateur. I1 est toutefois préférable, en général, de réa- liser ce revêtement sur les feuilles brutes avant de les enrouler ou de les superposer dans les condensateurs. Dans certains cas et bien que ce ne soit pas nécessaire, on peut utiliser un diaphragme convenable qui sépare les ar- matures juxtaposées. Le condensateur peut d'ailleurs être d'un des types prin cipaux schématisés sur les figures.
Sur la fig.l, le condensateur est à enroulement et ses armatures 1 et 2 sont enduites superficiellement et séparées l'une de l'autre par des diaphragmes 3, 4 constitués par du papier, de la mousseline ou toute autre matière poreuse. Les bornes 5 et 6 sont fixées sur les armatures. Dans les condensateurs à plateaux, du type représenté fig.2, les armatures 7 et 8 sont à enduit superficiel, mais il n'y a pas de diaphragme autre que le film résineux qui recouvre les armatures. Les films de résine sont schématisés par les cadres en pointillé 9 et 10; ces films peuvent être d'une épaisseur si faible et si transparents qu'ils deviennent invisibles,
Le type particulier d'armatures dépend, dans une certaine mesure, de la tension d'utilisation.
Pour l'emploi sur circuits à courant continu, @ les armatures peuvent être en cuivre, aluminium, fer, nickel,ou. tout autre métal convenable. Il n'est pas nécessaire que les armatures soient à couche d'arrêt. Pour l'emploi sur des circuits à courant alternatif, il faut qu'une armature au moins soit à couche d'arrêt et l'on préfère l'aluminium.
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Quand la solution résineuse est électrolysée sous courant continu, le film résineux se dépose sur ltode. Si le dépôt est effectué sur un métal non susceptible de donner une couche d'arrêt, le cuivre par exemple, on pré- fère réaliser ce dépôt entre 80 et 90 c. Avec ul métal oxydable comme l'alu:. minium; une température plus basse' (de l'ordre de 35 à 45 c.) devient pré- @ férable, ce qui limite le dépôt d'oxyde électrolytique sur le métal de base, à une épaisseur aussi faible que possible.
Quand on dépose sous courant alternatif le revêtement de gomme laque à partir de sa solution, on doit observer différentes conditions. Si l'on emploie deux électrodes de cuivre et du courant alternatif, l'enduit obtenu n'est satisfaisant sur aucune des deux électrodes. Si l'une au moins s'oxyde avec une couche d'arrêt, on obtient au contraire des dépôts résineux satisfaisants, On croit pouvoir expliquer ces faits en admettant que la ré- sine se dépose sur l'anode au cours d'une demi-période, mais ce dépôt est enlevé pendant la période de polarité inverse, ce qui en définitive donne un film peu adhérent, lâche ou pelucheux, mal adapté aux condensateurs.
Si au moins une des armatures est à revêtement Isolent, la rectification du courant intervient et le film résineux obtenu est compact sur les deux arma... tures; il est intimement mélangé avec l'oxyde sur l'armature oxydable. Bans le cas des circuits à courant alternatif, il est préfarable d'utiliser une armature de cuivre et une d'aluminium.
Pour le revêtement électrolytique de gomme laque sur les métaux, on peut utiliser des courants alternatif ou continu à haute ou à basse ten- sion, à condition d'observer les précautions ci-après. L'épaisseur du film résineux obtenu dépend des conditions de dépôt, notamment température et tension appliquée* Ceux à base de gomme laque peuvent être obtenus sous é- paisseurs comprises entre 0,01 et 0,00065 mm, d'épaisseur. Quand on applique la tension aux armatures nues (sans couche isolante) plongées dans la solu- tion résineuse, le courant passe et son intensité dépend des cnditions de formation du film :tension appliquée et surface d'armatures.
Ce courant tombe rapidement à une valeur négligeable; mais si l'on élève la tension au delà de sa valeur initiale, le courant passe de nouveau, puis s'arrête pres- qu'aussitôt, pour redevenir d'intensité négligeable. Il est possible de déposer des films de gomme laque de caractéristiques satifaisantes à partir des solutions décrites, sous des tensions pouvant atteindre 500 volts cou-
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-rant continu, sans qu'il y ait rupture de la couche ou autre effet nuisible.
On associe de préférence les feuilles à revêtement de résine dans les condensateurs dont l'électrolyte renferme une solution à 1% de car- bonate de soude saturée de gomme laque, comme on l'a indiqué plus haut. Mais bien que la description ait été faite avec cet électrolyte, l'invention n'est pas limitée à ce point particulier.
Les feuilles ainsi revêtues de résine et éventuellement d'acide au moyen d'un courant continu ou alternatif convenable, sont assemblées dans le condensateur dont les armatures peuvent être séparées les unes des autres par un diaphragme convenable, de préférence ayant une structure poreuse, On peut obtenir de tels diaphragmes en utilisant du papier à base de cellulose alpha et de coton dont les caractéristiques moyennes sont les suivantes :
Cendres ....................... Max. 0,3
Chlorures moira de 25 x 10-6
Sulfates Néant
Densité 0,45 à 0,55
Résistance à 2!air Nulle
Nombre de particules conductrices:moins d'une pour 90 cm2
Epaisseur ..................... 0,025 à 0,076 mm.
On utilise de préférence deux ou trois feuilles d'un tel papier entre les armatures. L'emploi d'un tel diaphragme n'est d'ailleurs pas essentiel, les condensateurs ayant pu être construits de façon satisfaisante avec des feuil- les qui sont séparées seulement par le film résineux, comme on l'a schématisa sur la fig.2.
Une fois que les armatures du condensateur ont été assemblées avec ou sans diaphragme, on imprègne le condensateur avec la composition é- lectrolytique, de préférence à base de gomme laque. De cette manière, les revêtements défectueux en certains points se trouvent automatiquement res- taurés pendant le fonctionnement. Cela est surtout vrai quand on emploie des métaux ne donnant pas de couche d'arrêt, tels que le cuivre. L'imprégnation doit être faite à des températures de l'ordre de 90 à 95 @ O. On exerce de préférence une certaine pression, par l'intermédiaire d'un gaz, pout empê- cher l'évaporation des constituants volatils de l'électrolyte, l'eau par exemple.
Lorsque les conducteurs ainsi préparés doivent fonctionner sous @ courant continu, le revêtement résineux doit se trouver sur l'anode quand on emploie pour celle-ci un métal à oxyde non Isolant. Si on travaille sur cou- rant alternatif et qu'on utilise deux armatures à revêtement de résine, une au moins doit être en outre à couche d'arrêt, donc en aluminium ou autre métal ayant la même propriété.
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Les condensateurs du type décrit sont caractérisés par des fac- -teurs'de puissance d'au plus 10% et ne perdent leurs caractéristiques que de façon négligeables leur capacité est de l'ordre de celle des condensateurs élec- trolytiques antérieurement connus à base d'aluminium ou métaux à couche d'arrêt.
Les condensateurs du type décrit fonctionnent sans détérioration électrique sur le courant 110 volts continu, ou alternatif, même s'ils restent constamment sous tension.
On décrira maintenant avec quelques détails, les condensateurs électrolytiques à encombrement réduit pour une capacité donnée, et sans dia- phragme,, Les condensateurs électrolytiques à diaphragme poreux entre armatures contigïes sont bien connus. Leur diaphragme est toujours une source de difficul- tés et d'encombrement, parce qu'il est en papier dont une seule feuille est in- suffisante* L'épaisseur de la feuille de papier ne peut être inférieure à 0,0076 mm. sous peine de lui faire perdre toute ténacité* On se libère de ces difficultés en utilisant des électrodes métalliques à revêtement résineux et en supprimant le diaphragmes Les électrodes peuvent être en aluminium, cuivre , nickel ou autre métal malléable en feuilles minces.
Le film résineux peut être constitué par un vernis à l'huile de lin ou par un vernis ou résine phénolique, ou résine alkyd, par un revêtement de caoutchouc, un ester d'un éther de cellu- losei Ce revêtement est appliqué par trempage ou par projection au pistolet puis l'enduit est durci par traitement thermique dans des conditions connues.
Conformément à ce qui précède, il est préférable de réaliser le revêtement par électrolyse car il est uniforme, dense, avec une épaisseur mini- mum; de plus, on choisit une résine naturelle, la gomme laque donnant des résul- tats particulièrement avantageux.
Comme dans ce qui précède, la solution génératrice de l'enduit résineux est une dispersion ou combinaison de résine et d'un alcali dans un véhicule liquide, l'eau de préférence. Tous les réactifs sont exempts de chlo- rures. La préparation des solutions et leur électrolyse pour obtenir l'enduit résineux sont exécutées conformément à la description précédente. Sur courant continu on utilise deux électrodes quelconques, l'anode servant ensuite d'arma- ture au condensateur.Sur courant alternatif une au moins des électrodes est à couche d'arrêt (aluminium de préférence).
Quand on emploie le dépôt électrolytique de gomme laque, on peut l'exécuter sur l'une des armatures, ou sur les deux. Si on ne recouvre
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qu'une armature, il est préférable d'enduire l'autre avec un revêtement minéral par exemple, cette seconde électrode est en aluminium oxydé en surface par 1?un des procédés classiques.
Les deux électrodes élémentaires et le revêtement destiné à les séparer sont assemblés, soit par enroulement comme dans la fig.3, soit par su- perposition (fig.4). L'armature 1 peut être en feuille d'aluminium recouverte de l'enduit résineux 12. L'armature 2 est recouverte d'oxyde en 14. On a indi- qué schématiquement les bornes 5 et 6.
La fig.4 montre schématiquement un condensateur par juxtaposition dont les armatures 7 et 8 sont pourvues des bornes 13 et 11. L'armature 7 est recouverte de résine, suivant 16, et l'armature 8 de l'oxyde, comme indiqué schématiquement en 15. Bien que ces enduits soient extrêmement minces et insé- parables des plaques métalliques qu'ils recouvrent, on les a représentés séparés de ces plaques pour mieux faire comprendre la disposition de l'ensemble.
Une fois assemblés, les condensateurs sont imprégnés avec un li- quide semi-conducteur convenable dont la résistance possède une valeur suffisam- ment basse pour que le liquide constitue en fait une sortie de prolongement de la surface d'électrode, Par exemple, on peut adopter des résistances de l'ordre de 106 ohms par cm3 à 25 c., ou des résistances encore plus basses; mais en aucun cas, on de doit dépasser 108 ohms par cm3 à 25 C. On sait d'ailleurs que les pertes d'énergie sont plus faibles quand on choisit convenablement la conductibilité de l'électrolyte d'imprégnation.
Comme liquides convenant bien pour diélectriques, on peut citer les esters phosphoriques revendiqués au brevet 376. 978 du 31 Janvier 1931 pris par la Société demanderesse. On peut cependant leur ajouter des liquides du type des alcools ou des mélanges de tels liquides dont certains de grande utilité, On a par exemple, avantage à utiliser le glycol éthylénique, la glycérine ou des mélanges de ces deux substances. On a trouvé avantageux l'emploi de leurs mélanges.
Le condensateur peut être imprégné avec le liquide choisi en opérant de la façon usuelle, c'est-à-dire avec vide préalable et à 100 0., ou bien simplement par immersion. En général, celle-ci est préférable, le liquide choisi étant porté à une température de 100 à 105 C. L'imprégnation dure de 6 à 2 heures, la température la plus'-élevée correspondant à la plus faible durée d'imprégnation.
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La capacité des appareils du type semi-conducteur préparés ainsi, avec des armatures en feuilles métalliques, varie depuis 14,9 16,75 décimètres carrés de feuilles actives par microfarad jusqu'à 75, dm2 par microfarad.
Comme l'épaisseur du film résineux est bien inférieure à celle de l'isolant en papier ou en mousseline, le volume d'un condensateur de capacité donnée est sensiblement plus petit que celui des condensateurs antérieurement connus.
La capacitance et le facteur de puissance des condensateurs ainsi traités sont fonction de la résistance du'liquide d'imprégnation, Si on emploie le mélange de glycérine et de glycol éthylénique, la résistance varie avec la proportion de ces deux ingrédients, La capacité croit avec le taux de glycérine mais le facteur de puissance grandit très rapidement dès que le taux de glycérine surpasse 50 %. Il est préférable d'utiliser un mélange à poids égaux de glycol éthylénique et de glycérine : sa résistivité est associée aux pertes d'énergie les plus faibles. Avec cet imprégnant, le facteur de puissance est inférieur à 8 à 25 c., 60 périodes, 110 volts, et la capacité correspondante est de 1 microfarad pour 10,2 à 11,2 dm2 de feuille active.
On va enfin décrire un procédé de préparation des armatures de condensateurs recouvertes de films résineux minces, en prenant pour exemple le cas des armatures à couche d'arrêt, utilisées sans diaphragme poreux.
Comme déjà signalé, la structure des condensateurs obtenus est telle que leur capacité par unité de volume se trouve accrue, leur fabrication simplifiée et leur efficacité est améliorée grâce au revêtement complexe d'une au moins des armatures, ce qui permet de supprimer le diaphragme poreux.
Le procédé consiste à partir de feuilles d'aluminium ou de tout autre métal à couche d'arrêt, revêtir leur surface avec un revêtement formant couche isolante superposée avec un enduit résineux électro-perméable, l'ensemble de ces couches étant le résultat d'une action électrolytique. La couche résineuse peut être à base de gomme laque :on la dépose d'abord, puis on crée l'enduit isolant sous couche de résine.
Sur la fig.5, on a représenté le schéma d'un appareil permettant de réaliser la série des opérations de fabrication. La fig.6 montre un élément d'armature, et la fig.7 est le schéma d'un condensateur fabriqué suivant l'invention.
Sur la fig.B, on voit une feuille de longueur illimitée de métal d'armature, par exemple d'aluminium, de tantale, de magnésium ou d'un alliage
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convenable. Cette feuille est d'abord immergée dans un électrolyte qui permet de déposer une couche convenable de résine. Cet électrolyte peut être réalisé en dispersant une résine soluble dans les alcalis, dans l'eau ou l'on a préa- lablement dissous un alcali approprié. On peut utiliser, soit la gomme laque dont l'origine est une sécrétion d'un insecte, ou l'une quelconque des résines mentionnées ci-dessus. On peut utiliser toutes les solutions alcalines déjà indiquées.
Dans certains cas, on peut ajouter des plastifiants ou des ma- tières qui donnent la flexibilité, que l'on a décrites plus haut.
Sur la fig.5, on voit la bande indéfinie d'aluminium 24 traitée successivement, de façon à y déposer le revêtement complexe. La feuille 24 est d'abord introduite dans un récipient 21 qui contient une solution de tésine 22, par exemple la solution de gomme laque décrite ci-dessus. On opère entre 35 et 45 C. de préférence. Le récipient comporte une cathode 23 et l'on fait passer un courant continu convenable entre cette cathode 23 et la feuille 24 qui sert d'anode.
Il convient d'assurer le fonctionnement sous 160 volts, ce qui permet de déposer un film de gomme laque sur la feuille à mesure qu'elle ppsse dans la solution d'électrolyte 22 à une vitesse telle que la feuille reste immergée dans cette solution environ une minute ; durée n'est d'ailleurs pas impérative. Par exemple, le passage peut être fait à la vitesse de 100 mm. par minute avec immersion simultanée de 75 mm. dans la solution, ce qui donne une durée d'immersion d'environ 45 secondes dans cette solution. La feuille poursuit son trajet du récipient 21 à une étuve 26 où elle se trouve chauffée entre 100 et 200 C. pendant une à deux minutes. Elle passe alors dans un au- tre récipient 27 qui renferme l'électrolyte aqueux destiné à produire sur le métal la couche d'arrêt par oxydation.
Ce second électrolyte peut être oonsti- tué par une solution mixte de borax et d'acide borique. On peut maintenir l'éu- lectrolyte vers 95 C. La tension appliquée varie avec celle à laquelle sera soumis le condensateur terminé. Il est préférable d'effectuer ltoxydation sous une tension égale au légèrement supérieure à celle,à laquelle fonctionnera le @ condensateur sous courant alternatif lors du maximum de tension instantanée.
Par exemple, pour l'application de courant alternatif de 110 volts, on utili- sera une tension continue d'environ.160 volts pour ce traitement électrolytique.
@ De même que pour le premier traitement; la feuille sert d'anode et l'on emploie
EMI14.1
r------------------------------- f7 ----------------------- -------------
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l'électrode 28 comme cathode, Le film résineux étant appliqué sur la feuille, @ préalablement au traitement électroyltique,l'électrolyse se produit sous le film exactement comme si l'enduit résineux n'existait pas. Finalement, on sèche la feuille métallique en la passant dans une étuve 30 maintenue aussi entre 100 et 200 e. de façon à y séjourner pendant,/une à deux minutes. Si on prolonge trop la durée de chauffage ou que l'on opère à trop haute température, le film devient imperméable à l'électrolyte et ne permet plus le passage du courant.
Finalement, on enroule la feuille préparée sur une bobine 31 et elle est prête à l'emploie
Deux couches d'une telle feuille peuvent être juxtaposées de manière à constituer les armatures d'un condensateur, comme représenté schématiquement sur la fig.7, sans qu'aucun diaphragme poreux soit nécessaire. On doit comprendre que l'assemblage du condensateur peut être effectué de toute manière voulue, soit par superposition, soit par enroulement, etc.. Le condensateur terminé peut alors être imprégné avec tout électrolyte convenable.
Une fois imprégné, le condensateur est enfermé dans un récipient et on le munit des bornes nécessaires à son emploi.
Les condensateurs ainsi préparés pour des circuits à courant alternatif 110 volts possèdent un facteur de puissance inférieur à 10 %. leur capacité est d'environ 1 microfarad pour 55 cm2 de surface active de feuille.
Comparativement aux condensateurs électrolytiques déjà connus, ceux ainsi préparés sont plus avantageux que les condensateurs à diaphragme de papier, aussi bien en ce qui concerne leur longévité que la permanence de leurs caractéristiques. Leur avantage principal est dû à ce que le film résineux est d'épaisseur très faible comparativement aux feuillets de papier équivalents de sorte que, pour une capacité donnée, on réduit sensiblement le volume de l'appareil.