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"Stabilisation de composas halognés".
La présente invention est relative à des Compositions de matière comprenant des substances organiques contenant de l'halogène, qui sont traitées de manière à être randues non-corrosives vis-à-vis de métaux, Elle concerne également des appareils, en particulier des appareils ou dispositifs électriques, tels que des condensateurs, dans lesquelsles substances organiques contenant de l'halogène précitées, sont maintenues en contact avec un métal,
Un des objets de l'invention Consiste d'une part, à prolonger la vie de Capacités électriques, dans les- quelles on maintient en contact avec des armaturemétal- liques des diélectriques contenant des substances orga- niques' dont les molécules renferment des atomes d'halo- gènes, et, d'autre part,
à stabiliser ces Capacités, on )
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sorte que leurs diélectriques çonservent des valeurs de courant de fuite et de facteur de puissance plus uniformes.
Suivant un objet plus général de l'invention, trai- te des substances organiques contenait de l'halogène, qui sont maintenues en contact avec du métal ou sont destinées à être maintenues en oontaet avec du métal, de façon à les rendre non corrosives.
Les composés aryles halogènes et plus particulièrement les hydrocarbures aromatiques halogènes, tels que le di phê- nyl chloré et la naphtalène chloré, sont 'connus comme étant des matières isolantes utiles à cause de leur stabilité thermique relativement élevée,de leur résistance à l'oxyda- tion, de leur non-inflammabilitié, de leur faible conducti- vité et d'autres propriétés précieuses. La plupart des hy- drocarbures aromatiques halogènes à usage commercial sont constitués de molécules polaires et possèdent, dès lors, une constante diélectrique élevée, les rendant particuliè- rement propres à être utilisés dans les capacités électri- ques.
Malgré ces avantag,es, les diélectriques, omtenant de tels composés se détériorent souvent plus vite que les matières diélectriques ne contenant pas d'halogène, sur- tout lorsque ces composés sont soumis, en service, à des s à températures modérément élevées et/ou/des sollicitations électriques élevées . Cette détérioration peut se manifes- ter de plusieurs manières différentes . Ainsi la valeur du courant de fuite peut subir une augmentation indue, ou dans le cas de condensateurs à courant alternatif, le fac- teur de puissance peut aussi augmenter anormalement. La dé- térioration peut également donner lieu à une décomposition complète et rapide du diélectrique, ce qui provoque là mise en court-circuit de l'appareil.
On a constaté que la détériotation précitée est attri-
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buable à une interaction chimique entre les éléments métalli- ques de l'appareil et les composés halogénés ou leurs produits de décomposition contenant de l'halogène.
Lorsque le métal en contact avec le composé halogéné est de l'aluminium, ce sont apparemment les produits de dé- composition de la matière halogénée qui réagissent avec le métal. Ainsi, dans une capacité électrique comportant des armatures d'aluminium séparées par du papier imprégné d'un hydrocarbure aromatique halogéné, tel que le naphtaline chlore ou le diphnyl chloré, il semble, lors de l'appli- cation d'un potentiel électrique, en particulier à une température modérément élevée, que de l'acide chlorhydrique et d'autres produits de décomposition contenant de l'halogène soient séparés du composé chloré .
L'acide Chlorhydrique ou l'ion halogène des autres produits de décomposition sem- ble s'attaquer aux armatures d'aluminium pour former du chlorure d'aluminium, qui Constitue un catalyseur puissant pour la décomposition de composés organiques. Le Chlorure d'aluminium ainsi formé provoque la décomposition subséquen- te du produit d'imprégnation chloré et la production de nouvelles quantités de produits de décomposition contenant de l'halogène, qui réagissent avec l'aluminium pour former du chlorure d'aluminiun.. Le cycle se poursuis ainsi à une vitesse accélérée . L'acide chlorhydrique et le chlo- rure d'aluminium Contribuent à la décomposition du papier et augmentent aussi la conductivité locale , provoquant la production de chaleur ,
qui accélère la décomposition du produit d'imprégnation Chloré et l'électrolyse du papier.
L'acide chlorhydrique qui est libéré dans la décomposition initiale du composé chloré, est produit en quantité telle- ment faible qu'il ne'provoque pas une destruction rapide du diélectrique,mais l'aotion accélératrice du chlorure d'aluminium produit par la réaction entre l'acide chlorhy- drique et les armatures métalliques provoquer une dété-
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rioration relativement rapide.
Dans d'autres cas, notamment, lorsque de l'étain est maintenu en contact avec l'hydrocarbure halogéné il seuble y avoir une réaction directe entre la substan- ce halogénée et le métal sans qudil soit nécessaire d'ap- pliquer un champ électrique . Ainsi lorsqu'une capaci- té électrique constituée d'armatures sous forme de feuil- les d'étain séparées par du papierimprégné, d'un hydro- carbure aromatique halogène, tel que le naphtalène chlore ou le diphényl chloré, est chauffée à des tem- pératures relativement élevées , cette capacité accuse un facteur de puissance initial élevé .
Des Condensa- teurs similaires comportant des électrodes en alumi- nium ont, par contre, un facteur' de puissance initial relativement faible , lorsqu'ils sont chauffés à des températures modérément élevées . Le facteur de pu is- sance n'augmente qu'après application d'un potentiel électrique qui, comme on l'a dit plus haut, semble provoquer la séparation d'acide chlorhydrique de la matière d'imprégnation . Le facteur de puissance initial élevé des oapaoités à feuilles d'étain provient évi- demment d'une interaction directe entre la matière d'imprégnation halogénée et les armatures à feuilles d'étain à températuresélevées.
La présente invention est basée sur la décou-' verte selon laquelle la présence de faibles quantités de soufre ou de sélénium dans les Composés organiques halogénés utilisés pomme diélectriques dans les conden- sat,eurs électriques , en particulier ceux comportant
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des armatures d'aluminium ou d'étain , améliore gran- dement le revêtement de ces condensateurs, probable- ment parce que le soufre ou le sélénium forme sur les armatures métalliques de minces pellicules pro- tectrices de sulfures et, de séléniure , qui empêchent l'interaction précitée entre les armatures métalliques et le composé organique halogène ou ses produits de décomposition contenant de l'halogène.
En retardant l'interaction entre les armatures métalliques et les produits de décomposition contenant de l'halogénure, les minces pellicules protectrices de sulfures ou de séléniures métalliques interrompent le cycle de dété- rioration des diélectriques de condensateurs halo- génés, décrits si-dessus . La formation initiale d'acide chlorhydrique sous l'influence du champ élec- trique n'estpas en elle-même suffisante pour provo- quer une rapide détérioration en l'absenoe d'autres produits de réaction nuisibles, dont la formation est due à la présence des armatures métalliques.
Le soufre élémentaire est, en général , très so- luble dans les hydrocarbures aromatiques halogènes et dans d'autres composés organiques halogénés à températures élevées , tandis qu'il est soluble jusqu'à 0,25 % à température ambiante . Par contre, le sélé- nium n'est soluble qu'en faibles quantités allant jusqu'à 0, 1 % en poids dans les hydrocarbures aroma- tiques halogènes.
Dans les condensateurs électriques utilisés dans les. circuits à courant alternatif, le facteur de puis- sance augmente assez rapidement aux températures modéré- ment élevées,à cause de--la détérioration du diélectrique
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contenant de l'halogène . L'addition de soufre en faibles. quantités, par exemple en quantités moindres que 0,05 %, contribue à maintenir une valeur plus faible et plus uni- firme du facteur de puissanoe, sans cependant prolonger la vie du condensateur .
Lorsque de plus grandes quanti- tés de soufre, comprises, par exemple, entre environ o,1 % et environ 2 %, sont dissoutes dans le composé halogéné utilisé dans le diélectrique de condensateur, la vie de ce condensateur est pratiquement prolongée et la conduc- tance du courant continu est stébalisée à une valeur plus faible et plus uniforme . Lorsque du sélécium est présent dans les composés organiques halogènes du diéleo- trique en quantités s'élevant jusqu'à la limite de sa solubilité (environ 0,1 % ), le sélénium produit sensi- blement le même effet d'amélioration du rendement des condensateurs que la présence de faibles quantités de soufre, pomme décrit plus haut.
Dans le dessin annexé au présent mémoire:
La figure 1 représente un Condensateur enroulé sim- ple du type auquel l'invention est applicable, et la figure ? est une coupe d'une partie des électro- des et des feuilles diélectriques de la figure 1.
Le condensateur enroulé de la figure 1 est consti- tué de couches alternantes de feuilles métalliques,telle que des feuilles d'aluminium ou d'étain séparées par des feuilles de matière diélectrique . Ces condensateurs sont généralement préparés en interfoliant deux feuilles diélec- triques par exemple en papier aveo deux feuilles métalliques et en enroulant les feuilles accolées sous la forme repré-
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sentie aux dessins.
Le condensateur enroula est alors immergé dans un mi- lieu approprié pour imprégner les feuilles diélectriques poreuses, ledit milieu étant notamment constitué par un hydrocarbure aromatique halogène. Le Condensateur peut en- suite être placé dans un bottier protecteur ou utilisé. d'ura autre manière, comme on le désire . La fig. 2 est um Coupe d'un tour du condenseur enroulé, montrant la disposition alternante des électrodes métalliques et des couches diélec- triques. Suivant la présente invention, le, diélectrique du condensateur prêt à l'emploi contient un composé organi- que halogéné, auquel on a ajouté une faible proportion de soufre ou de sélénium.
Le soufre et le sélénium de stabilisation peuvent être très commodément introduits dans les diélectriques de con- densateur en dissolvant le pourcentage voulu de stabilisa- teur sous forme élémentaire dans 1'hydrocarbure organique halogéné d'imprégnation. Les condensateurs enroulés peuvent, par exemple,être'préparés en interfoliant un papier appro- prié, tel que dû-papier toile ou du papier kraft, entre des feuilles métalliques, telles que des feuilles d'aluminium ou d'étain, et en enroulant les feuilles interfoliées de la manière habituelle .Le condensateur enroulé peut alors être imprégné, par un procédé approprié, au moyen d'nn com- posé. aromatique halogéné approprié,
dans lequel on a dissous un faible pourcentage de soufre ou de sélénium élémentaire.
Comme exemple de composés d'imprégnation appropriés, on peut citer le diphénylchloré, contenant 1 % en poids de soufre le naphtalène chloré contenant 1 % de soufre, le; diphényl chloré contenant 0,1 % de sélénium et le naphtalène chloré contenant 0,1 % de sélénium.
Comme au moins une partie de l'effet utile du soufre et du sélénium réside dans la formation sur les armatures métalliques de pellicules protectrices empêchant l'interac-
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tion entre les composés halogénés et le métal, des effets similaires à ceux décrits pi-dessus pour l'addition de faibles quantités de soufre etde sélénium aux composésorga- niques halogénés peuvent être obtenus par traitement préala- ble d'objets métalliques, tels que des armatures de conden- sateur, à l'aide de vapeur de soufre, d'un polysulfure de vapeur de sélénium , d'hydrogène sélénié ou d'autres matières susceptibles de donner lieu à la formation de sulfure s ou de séléniures avecle métal .
Ce métal ainsi traité résiste à l'attaque des produits de décomposition contenant de l'halogène d'hydrocarbures aromatiques halogènes ou de composés organiques halogènes similaires . Des feuilles métalliques, telles que des feuilles d'aluminium ou d'étain, ainsi traitées peuvent être mises sous la forme de conden- sateurs électriques par le procédé décrit ci-dessus et ces condensateurs peuvent âtre imprégnés soit à l'aide d'u n hy- drocarbure aromatique halogéné non stabilisé,soit à l'aide d'un hydrocarbure aromatique halogène, dans lequel on a dissous une faible quantité de soufre ou de sélénium . Dans Chaque cas, une amélioration notable des caractéristiques du condensateur peut être observée.
Les inhibiteurs de corrosion de la présente invention peuvent être additionnas à concentration appropriée aux oomposés organiques halogènes à stabiliser. Toutefois, ainsi qu'on l'a noté ci-dessus, l'addition de sélénium en quan ti- té supérieure à sa limite de solubilité ne donne, en géné- ral, pas des résultats meilleurs. La quantité de sélénium doit , dès lors, être limitée, à 0,1 % d ou moins de la quantité de composé organique halogène. Oomme indiquéci- dessus, les résultats les meilleurs peuvent être obtenus avec du soufre présent en quantité excédant environ 0,1 % .
Toutefois, l'efficacité optimum n'est pas atteinte à des concentrations inférieures à environ 0,25 % jusqu'à environ
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1 %. Une augmentation de la concentration en soufre au delà de 1 % ne donne pas lieu, en général, à une amélioration sensible de l'action stabilisante . On peut évidemment en- ployer des Concentrations en soufre plus élevées, mais il peut être souhaitable de limiter la quantité de soufre afin d'empêcher une action corrosive excessive du soufre lui même. La Concentration en soufre la plus souhaitable est ordinairement d'environ 1 %.
Il est évident que lorsqu'on désire utiliser une quantité de stabilisateur excédant celle complètement soluble dans le produit d'imprégnation halogé- né, le stabilisateur peut être incorpore directementau papier préalablement à la formation du condensateur .
L'effet produit par les inhibiteurs dans les capacités électriques à diélectriques contenant de l'halogène a été décrit ci-dessus .Il est évident que ces mêmes inhibiteurs conviennent de manière efficace pour empêcher l'action orrosive de composés aromatiques halogènes dans d'autres pièces d'appareils et sous d'autres conditions, lorsque ses composés sont maintenus en contact avec des métaux tels que l'aluminium et l'étain. Pour autant que le même mécanisme général de corrosion accompagna d'une accélération de la décomposition soit commun à d'autres composés organiques contenant des atomes d'halogènes, les mêmes inhibiteurs empêcheront efficacement la corrosion.
Ainsi ces mêmes inhibiteurs conviendront par exemple dans le cas d'hydro- carbures aliphatiques à chaîne droite halogénée , decompo- ss organiques contenant de l'oxygène halogènes et d'autres composés contenant de l'halogène , qui, en vertu de leur pourcentage en halogène ont tendance à être corrosifs, Pour cette raison, l'addition d'une faible quantité des inhibi- teurs de corrosion ci-dessus décrits à l'un:
ou l'autre de ces composés organiques halogénés destinés à des usages tech- niques, peut être considérée comme une précaution souhaita- ble en vue d'empêcher la corrosion de métaux et la décomposi- @
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tion accélérée subséquente du composé contenant de l'halo- gène.
L'invention a été décrite en ce qui concerne ses formes de réalisation spécifiques mais il est évident que son champ d'application estlarge et qu'elle ne doit être limitée qu'à la portée des revendications Ci-annexées.
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HEVEUDICjTIONS.
1. Composé organique halogène contenant un faible pourcentage de sélénium et de soufre.