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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION
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la Société dite: PRITCHETT & GOLD AND B.P.S. C08.?PAFY LIMITED Perfectionnements à la fabrication de matières micro-poreuses.
Demande de brevet anglais en sa faveur du 2 Février 1944.
L'invention se rapporte à la fabrication de matières micro-poreuses en caoutchouc ou en simili-caoutchouc, qui trouvent une utilisation avantageuse comme séparateurs ou diaphragmes dans des accumulateurs électriques, et elle a pour but de fournir un procédé perfectionné pour la fabrication de ces matières, de sépa- rateurs ou de diaphragmes, et un produit perfectionné. Sauf indi- cation contraire, le terme caoutchouc désigne ici du caoutchouc brut ou régénéré ainsi que les matières simili-caoutchouc dont les propriétés physiques ressemblent à celles du caoutchouc et s'adap- tent aux procédés techniques utilisés pour le caoutchouc, ou un mélange de caoutchouc naturel et dematières synthétiques simili- caoutchouc.
Suivant l'invention on produit une pâte par l'incorpo- ration dans du caoutchouc d'agents vulcanisateurs, de fines parti- cules qui peuvent en être éliminés par après (afin de laisser,des micro-pores dans le caoutchouc), et d'un solvant pour le caoutchouc qui agit" comme plastifiant temporaire pour celui-ci (en ce qu'il amollit et disperse mutuellement le caoutchouc et les particules, et qu'il est/facile à éliminer) et qui n'a pas d'action nuisible sur..les dites particules ou sur le caoutchouc, et après avoir fa- çonné la pâte résultante à la forme désirée, on élimine le solvant, vulcanise le caoutchouc et ensuite élimine les particules, pour laisser des micro-pores dans le caoutchouc vulcanisé. On peut trai- ter la'matière micro-poreuse par un agent mouillant approprié.
L'invention comprend en outre l'extrudage de la pâte d'une boite à filière chauffée à une 'température à laquelle la pâte est suffisamment plastique pour l'extrudage, à travers une filière ou autre orifice de conformation appropriée, sur une courroie mo- bile ou un transporteur se déplaçant à une vitesse telle qu'un étirement et un rétrécissement consécutif de la pâte extrudée soient évités, de même qu'un recroquevillement dû à une vitesse insuffi- sante de la courroie.
L'invention comprend en outre le mélange préliminaire du caoutchouc avec des agents vulcanisateurs et de l'amidon ou de la dextrine à l'état fin au laminoir mélangeur, le transfert de la matière mélangée dans un mélangeur fermé muni d'un condenseur à reflux, en y ajoutant le solvant, la continuation du mélange en façonnant la pâte à la forme désirée, puis l'élimination du sol- vant, la vulcanisation du caoutchouc et l'élimination de l'amidon ou de la dextrine pour laisser des micro-pores dans le caoutchouc vulcanisé.
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L'invention comprend en outre le --,/lange préalable du caoutchouc avec des agents vulcanisé"teurs et de l'amidon à l'état fin au laminoir mélangeur, le transfert de la matière mélang@e dans un mélangeur fermé muni d'un condenseur reflux, en y ajou- tant le solvant, la continuation du @@lange, ensuite le transfert de la matière dans une boite à filière et son extrudage à travers une filière ou autre orifice, la bande extrude passant sur un transporteur se déplaçant à une vitesse telle que la bande extru- dée ne soit ni étirée ni recroquevillée, l'vporation du solvant
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de In matière, sa vulcanisation et son traitement pour l' lipliM- tion de l'amidon ou de la dextrine.
L'invention comprend en cutr@ le transfert de la bande du transporteur sur des barres hori7ontles de façon ou'elle pende en boucles de ces barres, lesquelles se trouvent dans un tunnel qu'un courpnt d'air traverse pour e-porter le solvant volatilisé vers une installation de récupération, la bnde /tant ensuite vul-
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canisée ou découpée en morceavx entrp lesquels on intercale du pa- pier ou son équivalent et vulcanisée, puis refroidie, traitée pour
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éliminer l'amidon, ensuite tr"it"'e -'vec un -gent mouillant et finalevrent sch8e.
L'emploi-d'un plastifient temporaire est vantaeux pour amollir la pâte afin de faciliter les transformations d@sirées.
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Sans ce plastifiant temporaire, il fout fournir un effort macnnicue considérable pour façonner le caoutchouc, et la fabrication de
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diaphragmes et séparateurs mincesdoit gnralement s'effectuer par laminage. On peut utiliser des émol1ients oui soient des plasti- finnts permanents, -Pis les proportions nécessaires pour abaisser suffisamment la viscosit et rendrr. 1- fabrication f-cile peuvent donner un produit final mou.
Un plastifiant temporaire, d'autre
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part, peut être employ pendant sa pri¯or3e utile sans affecter le produit final. L'élimination du plastifiant temporaire par évapo- ration est possible lorsque la matière est en sections -,inces coe
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dans les diaphragmes et séparateurs. Des plastifiants tepc,rairs convenables, aui à cuse de leur action ôisso1vnte, gonflante ou lubrifiante sur le caoutchouc r/ôui.se1-t 1:1 viscosité 0e 1- pte, et oui peuvent être élimines par pvpor"'ticn, sont des hvdrocarbo- nes tels nue le xylène, et des .;<'tznges d'm,ydrocarbones tels nue le naphte de goudron de houille et certaines ctones su-,Dr5nures, coe la cyclohexa.none.
En augment"'nt la proportion de solvant on réduit li
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viscosité de la pâte, avec une !,Áèuct,jon correspond"'nte 0P 1? pression nécessaire pour 1"' fabrication. La proportion due solvant a aussi de l'influence sur la nature do 12 -iicroporositf' du diaphragme termine, rrtesuré par sa. conductivitb lect7'olytl!'1ue, cui tend à diminuer lorsqu'il y trop peu ou trop de solv"n+' d-ns la pâte. Le plastifiant tPn,por. irP est pmc+5culiérP..a1-t avantageux pour les procrd/s d'extru08±Sp. Les procc1'S rl'extruopge no sont pas li- mites, quelaues uns peuvent convenir pour des forces spéciales de diaphragme, spéciale;--e=1t !"1)?nr1 il s'agit seulement due petites quantités, mais l'extruebse pour 1.m production ds grandes ouanti- ts de types ordinaires de s<'pnrml.-urs est pr0f;rbl'2.
Lorsqu'on prend les prcautions npcessjr0 pour retenir le solvant dans le mélangeur au moyen (1'u," couvercle "uni d'un co=1/-#nsPur reflux et pour éviter des pertes 0.ns le transfert à 17 botte 3 filière fer'11e, le plastifiant tp:r.porir facilite gi'nc9"ment 1" production en masse de séparateurs par extrvdmge. Lo perte de solvant par waporation comvence aussitôt cun lm bande Quitte l'orifice iley- trudge, mais elle n'est ps nuisible prce '"up l- 1-n,- P 4/,jà la forme dsire. L'<li..1olxti±-n co-plët du solvant oe la'bande peut être effectuée par un ccurirt d'ai,r, de prÁfrence une terprature lev e; il est iportnt r-up l' li-nination des sol- vnts s'effectue graduellement, ;Si+= d'enpecher un r'lurci sse'11ent de la surface.
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Dans un mode (Inexécution convenable de l'inventi'on on emploie du caoutchouc naturel dont on mélange 10,5 kg avec 45,5 kg d'amidon de mais qui a été convenablement séché et si nécessaire tamisé pour éliminer les mottes et grosses particules, 2,9 kg de soufre, 0,18 kg de diphénilguanidine et 0,22 kg d'oxyde de zinc.
Le mélange est effectué au laminoir mélangeur et la matière méla.n- gée est transférée dans un mélangeur fermé où l'on ajoute.13,5 kg de méthyl-cyclohexanone comme plastifiant temporaire. Le mélangeur fermé est muni d'un condenseur à reflux et chauffé à 60 C.La pâte obtenue est transférée dans une boite à filière chauffée à environ 60 C, munie d'un plongeur hydraulique et pourvue d'une filière ou autre orifice de conformation appropriée. La bande extrudée est dirigée sur un transporteur à courroie se déplaçant à une vitesse telle, par exemple de 3 à 6 m par minute, que la bande ne soit ni étirée, ni recroquevillée.
Cette dernière, après un certain par- cours, par exemple 1,80 m, sur le transporteur peut être mise en boucles sur des barres horizontales et placée dans un tunnel que traverse un courant d'air qui emporte le solvant volatilisé vers une installation de récupération de solvant, le tunnel étant chauffé à environ 80 C pour permettre la volatilisation. La bande peut alors être vulcanisée, ou coupée en morceaux que l'on. empile avec intercalation de papier et ensuite vulcanisée par chauffage dans un récipient fermé à 140 C pendant 4 heures. Après refroidissement la matière est traitée pendant une heure dans une solution d'hydroxyde de sodium à 1% à 100 C., ensuite pendant 30 minutes dans de l'eau de lavage bouillante et finalement pendant plusieurs heures par un agent mouillant.
Elle est finalement séchée à l'air à environ 60 C. et découpée aux dimensions voulues.
Du caoutchouc régénéré peut être employé au lieu du caoutchouc brut, une bonne qualité de ce caoutchouc, d'un poids spécifique approximativement de 1,1 peut être substituée au caout- chouc naturel employé dans le mélange précité. D'autre part, des mélanges de caoutchouc brut et régénéré peuvent être employés.
La proportion et la nature des agents de vulcanisation et la durée et la température de la vulcanisation peuvent varier sui- vant les données connues dans la technologie du caoutchouc pour convenir au caoutchouc employé et pour donner au diaphragme micro- poreux achevé le degré de rigidité ou de flexibilité désiré. Des émollients de nature huileuse ou cireuse peuvent être ajoutés afin . de faciliter le mélange et de conférer les caractéristiques désirées au produit achevé, une proportion convenable étant 15% en poids du caoutchouc employé.
Si l'on utilise un copolymère du butadiène-styrène à la place de caoutchouc naturel, un mélange convenable peut être fait en prenant 11,5 kg. de cette matière, connue aussi comme "G.R.-S" et en la mélangeant au laminoir mélangeur avec 45,5 kg. d'amidon de mais tamisé et séché, 5 kg de soudre et 0.11 kg de diphénylguanidine.
Le mélange est alors transféré dans un mélangeur fermé et mélangé pendant deux heures avec 11.5 kg. de xylène sans chauffage externe.
L'extrudage est exécuté à 35 C. et le solvant éliminé de la bande extrudée par chauffage à 80 C pendant 2µheures. La vulcanisation est exécutée dans un récipient fermé à 140 C. pendant 5 heures, et suivie d'un traitement à la soude caustique à 100 C. pendant une heure.
Dans la pratique, des séparateurs pour accumulateurs doivent avoir une durée au moins aussi longue que les plaques d'ac- cumulateur pour éviter une mise hors .d'usage prématurée de l'accu- mulateur; des séparateurs fabriqués suivant les procédés de l'in- vention en caoutchouc naturel ou régénéré ou en un copolymère de butadiène-styrène sont supérieurs sous ce rapport aux séparateurs en bois largement répandus.
Cependant dans des cas où la résistance aux acides et à l'oxydation n'est pas importante, des diaphragmes micro-poreux satisfaisants peuvent être fabriqués en employant des
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copolymères buV,tdiène-f' crylc-rd tri1,,", ('!1'1U sous le nez do "Perbl1!le,nt!, au lieu de caoutchouc D'itl1r'"ll, en m1?ngÇ^-nt z 13'. de cette matière avec 45 kg. "''''''<11('011 ±1" mals, 5 kg. de soufre et 0,11 kg. de diphény1guanidine. On ¯ajouter^ ensuite 15.5 kg. de xylène et on terminera. le proc0é Co -me '1 l'exemple prcdent, sauf que la. durée dp la vu1cnis'iticr. est réduite à heures.
Dans les exemples donnas jusqu'ici les mI^ng^s et les procr'ls conduisent à vulc'i11jspr com;lFt^crt, 3 l'ft2t 0'6nonite, le caoutchouc naturel oo synt}1til1ue. Il est utile U0 d diaphrag- mes et séparateurs aient une certaine ri7ldltr" bien (11)'11110 rigidi- té excessive puisse rendra le produit cpsnnnt. La o' 1,- ri71,it n'est pas absolument ncess2ire, des zahr2gmes micro-poreux suffisp.>r1"'ent rpsistp!1ts aux ,2ttacuzs dos ^cir3es et l'oxydation peuvent être f?'brioups en caoutchouc buty1inue connu sous le nom de "G.R.-I", et le procpo? de fabrication n'est pas ifr0nt des exemples d4jà cites. Le chloroprène peut aussi être utilis pour fabriquer un diaphragme micro-poreux non rigide.
Des mé18nges de caoutchouc n;tvr-1 atrac ds ".,t1.1'<>s synthptioues simili-caoutchouc sont Çrlor-'-s c'ans l'in4yst=+1-, <>t il est bien entendu que de tels 111s18ng6s peuvent être eplcyis sui- vent la présente invention peur fobrioucr des diaphragmes micro-
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poreux.
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Une proportion de carbone peut être incorporée OP\'1S le mélange au laminoir mélangeur pour renforcer le s6parpteur PchevÀ.
De la farine de bois peut aussi être incorporée pour "pintpnir l'pct1vit" des plaques de l'PCCtr"lllé'te111' ('11J1., CO'1j""8 on le soit, tirent un avantage de ln présence de bols s danç ll-'14ment. D'autre part, les agents actifs présents dans le bois, de prfrenee des parties ligneuses provenant de li récupération des ligueurs de sulfite dans les fabrioues de papier, peuvent êtr SfC:0S et
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ajoutées au mélange. L'amidon est une matière convenable pour provoquer la
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micro-porosité par son élimination, car c1:1;>l1ue espèce particulière, comme l'amid.on de mais, est compcsec de particules de grrndour uniforme,,et les particules ne sont prs sérieusement 21t/rres au cours du mélange et de la fabrication du dippbrngme.
Il en est de même de l'amidon traita connu sous le nom do dextrine, pourvu 0ue la dextrination n'pit pas rt' poussée jUSr1'l1'PU st"è1e ov les ca- ractéristioues des particules telles eue leur grandeur et leur faculté de résister à l'abrasion pendant le mélange n'ient pas ^té indÛMent altérées. Une dispersion 8dfouate'du constituant for- Mant les pores est essentielle pour développer un maximum de micro- porosité, et il est prff0rpole de le disperser dans le caoutchouc conjointement ?vec les agents vulc'inistpuTS, par un trnite-ent prltninaire au laminoir m4ta.ngeur.
Le fait de pouvoir fabrirver des diephreg-es et des s- porpteurs en longueurs continues par extrudage est un grnnd vn- tege au point dc vue de la fabrication rCN10!'1ir;ue 3 gr"nde Echelle, facilitant ainsi et simplifiant 1^ f8bricAtion de séparateurs en
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caoutchouc micro-poreux.
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R E V E N D I C A T I 0 N 1) Proc6(J de fabrication e matières '"'icro-porcuses comprenant la. production d'une pate par l'incorporation d"'ns du caoutchouc (cormre infini ci-dessus) d'agents vulcinisnteurs, de fines particules qui peuvent en être pliminfes par âpres (afin de laisser des micro-pores dans le caoutchouc) et d'un solvant pour le caoutchouc oui agit t comme p1él stifj pnt temporaire pour celui-ci
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(en ce qu'il amollit et disperse mutuellement le caoutchouc et les
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particules et qu'il est facile à Fliminer), le façonnage de la pite ' -\de- caoutchouc à li forme dfsir0.e, l'élimination du solv,-.nt, la vul-
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canisation du caoutchouc et 1'élimination des fines particules.
2) Procédé suivant la revendication 1, comprenant l'extrudage de la pâte d'une boite à filière chauffée à une tem- pérature à laquelle la pâte est suffisamment plastique pour être extrudée, à travers une filière ou autre orifice de conformation appropriée, sur une courroie mobile ou un transporteur convoyeur se déplaçant à une vitesse telle qu'un étirage et par conséquent un rétrécissement de la bande extrudée soit @vité, de même qu'un re- croquevillement dû à une vitesse insuffisante de la courroie.
3) Procède suivant la. revendication 1, comprenant le mé- lange préalable du caoutchouc avec des agents vulcanisateurs et de l'amidon ou de la dextrine à l'état fin, au laminoir mélangeur, le transfert de la matière mélangée et additionnée de solvant dans un mélangeur fermé muni d'un condenseurreflux, la continuation du mélange, le façonnage de la pâte résultante à la forme désirée, l'é- limination du solvant, la vulcanisation du caoutchouc, et l'élimi- nation de l'amidon ou de la dextrine afin de laisser des micro-pores dans le caoutchouc vulcanisé.
4) Procédé suivant la. revendication 1, comprenant le mélange préalable du caoutchouc avec des agents vulcanisateurs et de l'amidon ou de la dextrine à l'état fin, au laminoir mélangeur, le transfert de la matière mélangée et additionnée de solvant dans un mélangeur fermé muni d'un condenseur à reflux, la continuation du mélange, ensuite le transfert de la matière dans une boite à filière et son extrudage à travers une filière ou autre orifice de conformation appropriée, la bande extrudée passant sur un trans- porteur se déplaçant à une vitesse telle que la matière extrudée ne soit ni étirée ni recroquevillée, l'vaporation du solvant de la matière, sa vulcanisation et un traitement pour l'élimination de l'amidon ou de la dextrine.
5) Procédé suiva.nt la revendication 2 ou 3, comprenant le transfert de la bande du transporteur sur des barres horizonta- les d'où elle pend en boucles, les barres se trouvant dans un tunnel chauffé que traverse un courant d'air qui emporte le solvant vola- tilisé vers une installation de récupération de solvant, la bande étant ensuite vulcanisée, ou découpée en morceaux entre lesquels on intercale du papier et vulcanisée, puis refroidie, traitée pour éliginer l'amidon, ensuite par un agent mouillant et finalement séchée.
6) Procédé suivant la revendication 1 ou 3, comprenant l'addition d'émollients pour le caoutchouc, de nature huileuse ou cireuse, au mélange ou au mélange préalable.
7) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 ou S, comprenant l'addition de carbone et/ou de farine de bois et/ou d'agents actifs présents dans le bois, au mélange ou au mélange préalable.
8) A titre de prod.uits industriels nouveaux, les matiè- res,produits et articles micro-poreux en caoutchouc fabriqués par le procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes.
9) Procédés de fabrication de matières, séparateurs ou diaphragmes en caoutchouc micro-poreux, en substance comme décrits ci-dessus avec référence aux exemples cités.