BE459506A

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Publication number: BE459506A
Authority: BE
Priority date: 1942-10-17
Publication date: 1900-01-01
Also published as: GB576659A; FR913238A; CH240650A; GB565022A; GB576657A; GB576658A

Description


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  MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite : PRITCHETT & GOLD AND E.P.S. COMPANY LIMITED Perfectionnements aux séparateurs ou diaphragmes micro-poreux. Demandes de brevets anglais en sa faveur du 17 Octobre 1942 et du
11 Mars 1943. 



   L'invention se rapporte à la fabrication de matières micro-poreuses, qui trouvent une utilisation avantageuse comme séparateurs ou diaphragmes particulièrement entre les plaques   d'accumulateurs   électriques, et elle a pour but de fournir un procédé perfectionné pour la fabrication de ces matières, sépa- rateurs ou diaphragmes et de produits perfectionnés. Les qualités requises d'un séparateur pour accumulateur électrique sont un degré élevé de micro-porosité (pour permettre une diffusion maxi- mum de l'électrolyte et le libre mouvement des ions), une solidité   @   et une,ténacité suffisantes pour être maniable et conserver sa forme lorsqu'il est mouillé. En outre, le séparateur doit être convenablement indifférent à l'électrolyte et présenter un cer- tain degré de flexibilité.

   Il est désirable que le séparateur reste en service au moins aussi longtemps que les plaques de l'ac- cumulateur. 



   Suivant l'invention, on produit une pâte en incorpo- rant dans du chlorure de polyvinyle de fines particules d'une substance qui peut en être éliminée par après et qui laisse alors des micro-pores dans le chlorure de polyvinyle, et un solvant pour le chlorure de polyvinyle qui agit comme plastifiant tempo- raire de ce dernier (en ce qu'il amollit et disperse le chlorure de polyvinyle et s'élimine aisément) et qui n'a pas d'action nuisible sur les dites particules, la   "pâte"   résultante étant façonnée à la forme désirée, le solvant éliminé, et la pâte trai- tée pour éliminer les particules afin de laisser des micro-pores dans le chlorure de polyvinyle, puis séchée. La matière micro- poreuse peut être traitée par un agent mouillant approprié. 



   L'invention comprend en outre le mélange intime du chlorure de polyvinyle avec de l'amidon ou de la dextrine, qui peuvent avoir été auparavant séchés et au besoin tamisés pour éliminer les mottes ou les grosses particules, et avec un sol- vant tel que la méthyl-cyclohexanone, qui agit comme plastifiant temporaire du'chlorure de polyvinyle, le mélange étant effectué à une température élevée (par exemple de 80 à 100 C) dans un récipient fermé muni d'un condenseur à reflux, la pâte chaude étant alors moulée, extrudée ou laminée à la forme désirée. 



   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, à travers une filière ou un orifice de forme convenable sur une couroie mobile ou un transpor- 

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 teur se déplaçant à une vitesse telle que l'allongement et un rétrécissement consécutif de la bande soient évités,de même qu'un recroquevillèrent dû à une vitesse insuffisante de la courroie. 



   L'invention comprend en outre le passage de la matière formée sur um transporteur sans fin à travers un tunnel ou canal où la bande est soumise à la chaleur, de préférence la chaleur rayonnante de lampes, afin d'évaporer le solvant oui est alors récupère. 



   L'invention comprend en outre le passage de la matière (lorsqu'elle contient de l'amidon ou de la dextrine comme agents de formation des pores), dont le solvant a été éliminé, dans de l'acide sulfurique   à'   90 à 100 C pour solubiliser l'amidon ou la dextrine, puis le lavage à l'eau, avec un séchage final. 



   L'invention comprend en outre le passage de la matière   (lorsqu'elle   contient de l'amidon pour former les pores   désirés),   dont le solvant a été éliminé, d'abord dans de l'eau bouillante afin d'y gonfler l'amidon (les dimensions de la matière augmen-   tant gendpnt ce gonflage) puis dans de l'acide sulfurique à 90  à 100 C. qui solubilise l'amidon et amené la contraction de la   bande gonflée, puis dans de l'eau delavage bouillante, le bande étant finalement séchée à environ 70 C et   découpée   comme on le désire. 



   L'invention comprend en outre, avent le traitement par l'acide sulfuriaue, le traitement de la matière par un alcali   caustique,le   dit traitement à l'alcali caustioue suivant ou rem- plaçant le traitement à l'eau bouillante. 



   L'invention comprend en outre le traitement de la matière par un agent mouillant, tel que l'acide oléique sulfoné, avant le séchage final. 



   Dans un mode d'exécution de l'invention, on emploie de l'amidon de mais qui   a'été   convenablement   séché   et si nécessaire tamisé pour éliminer les mottes ou grosses particules, et on en mélange 34 kg. avec 8,8 kg. de chlorure de polyvinyle sous forme de poudre non plastifiée et avec 13,15kg. de méthyl-cyclohexane. 



   Le mélangeur est chauffé à environ   100 C.   et muni d'un condenseur à reflux. Après un mélange d'environ 30 minutes, le mélangeur et son contenu sont refroidis à environ 80 C et la pâte est trans- férée dans une boite à filière chauffée à environ 80 C, munie d'un plongeur hydraulique pourvue d'une filière ou autre orifice de conformation appropriée. La bande extrudée est amenée sur un transporteur se déplaçant à une vitesse telle, environ 3 m par minute, qu'il n'étireni ne recroqueville la bande.

   Cette der- nière, après un certain parcours, par exemple 1,80 m, sur le transporteur peut être transférée sur un autre transporteur qui   , la   fait passer dans un tunnel ou canal où des lampes chauffan- tes à rayonnement maintiennent la température de la matière à environ 100  à   130 C   pour provoquer l'évaporation du solvant, qui est alors récupéré. La longueur du tunnel ou canal, ou celle de la partie dans laquelle la   cha-leur   est appliquée à la ma- tière, sera déterminée par le temps nécessaire pour compléter   1'évaporation   du solvant qui dépendra du caractère du solvant, de l'épaisseur de la matière et d'autres conditions. Si on le désire le mélange peut contenir   1%   de noir de carbone pour fa- ciliter le séchage par la chaleur rayonnante.

   La bande est alors passée pendant environ 1 heure dans de l'eau bouillante qui gonfle l'amidon, puis pendant environ une heure dans de la soude caustique à 5%, à 90  à 100 C,ensuite pendant environ 1 heure dans de l'acide sulfurique à 5%, à 90  à   100 C,   qui digère l'amidon, ensuite dans de l'eau de lavage bouillante pendant environ 30 minutes pour éliminer l'acide et enfin elle est trai- 

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 tée durant plusieurs heures par un agent mouillant. Elle est finalement séchée à l'air à environ 70 C et   découpés aux   dimen- sions désirées. 



   On appréciera, que les granules d'amidon gonflent consi- dérablemen lorsque la bande est plongée dans de l'eau bouillante ou un alcali pendant une durée quelconque, et que les dimensions de la. bande augmentent. La contraction au cours du traitement sui- vent dépend de la température à laquelle on opère, et à environ
90 C à 100 C on constate que la bande retrouve ses dimensions initiales. Le gonflage à l'eau bouillante et/ou le traitement à l'alcali peuvent être sv.pprimés, mais on a constaté que l'un ou les deux traitements appliqués avant la digestion de l'amidon dans l'acide améliorent les qualités du diaphragme comme séparateur d'accumulateur. 



   L'amidon est une matière appropriée pour provoquer la micro-porosité par son élimination, parce oue chaque espèce d'ami- don, comme l'amidon de mais, possède des dimensions, de particules uniformes, et les particules ne sont pas sérieusement altérées par le mélange de la pâte et son façonnage en diaphragmes et sé- parateurs. La dextrine peut aussi être employée et est plus aisé- ment solubilisée pour faciliter son élimination. 



   Au lieu d'employer l'acide sulfuridue pour l'élimina- tion de l'amidon, on peut utiliser une enzyme, par exemple la diastase de malt.   'En   ce cas,   après''l'élimination   du solvant, la bande est traitée pendant environ une heure dans de l'eau bouil- lante et alors transférée dans une solution à   0,5%   de diastase à environ 60 C pour une durée de 5 à 6 heures. On fait suivre d'un lavage dans de l'eau bouillante pour ramener la bande appro- ximativement à ses dimensions initiales avant le gonflage. 



   Voici un exemple de l'application de l'invention avec emploi de dextrine pour produire des micro-pores: 
34 kg. de dextrine de mais jaune, 8,8 kg. de chlorure de polyvinyle non plastifié et 13,15 kg. de   méthyl-cyclohexanone   sont mélangés à 100 C pendant 30 minutes. Après refroidissement à 80 C. la. pâte est transférée dans une boite   à   filière chauffée   à   environ 80 C et extrudée.

   La bande extrudée est   chauffée   pour évaporer le solvant et est alors plongée dans de l'eau bouillante pendant deux heures pour éliminer l'amidon, l'eau étant changée pendant ce traitement pour effectuer un lavage. - Ou bien, un faible pourcentage d'acide sulfurique, d'acide chlorhydrique ou de soude caustique peut être ajouté à l'eau pour faciliter   l'éli-   mination de la dextrine. 



   Le choix du solvant est déterminé par ses facultés de disperser et d'adoucir le chlorure de polyvinyle pour produire une pâte que l'on puisse travailler à une température convenable, comme   Indiqué   plus haut, et par sa capacité d'élimination immé- diate et de récupération de la matière extrudée ou formée. Des exemples de solvants convenables sont la cyclohexanone, la méthyl- cyclohexanone et le chlorobenzène. 



   Au lieu d'être extrudée et laminée à la forme   désirée,   la pâte peut être pressée à la. forme voulue dans un moule chauffe qui peut être tapissé de papier ou d'un autre produit pour empê- cher l'adhésion de la pâte. 



   Le chlorure de polyvinyle commercial est généralement mélangé avec des plastifiants pour réduire sa fragilité, mais on a constaté que pendant le mélange avec l'amidon ou la dextrine, le solvant donne au chlorure de polyvinyle non plastifié les propriétés nécessaire pour le rendre capable d'enrober les granu- les d'amidon et de fluer librement, et bien que le produit soit cassant après l'évaporation du solvant, il acquiert un degré de 

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 flexibilité et de souplesse Quand l'amidon ou la dextrine en est éliminé et la   bnnde   ou l'article devient micro-poreux.

   Un solvant présente l'avantage d'agir comme plastifiant temporaire, en ce qu'il disperse et amollit le chlorure de polyvinyle pendant la fabrication de la bande ou du diaphragme, après quoi il peut être éliminé et la flexibilité du produit est alors due à sa porosité. 



  Si une flexibilité exceptionnelle est demandée, pour rendre possible, par exemple, l'emploi de la matière micro-poreuse comme enveloppe pour renfermer une plaoue d'accumulateur un des plasti- 
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 fiants usuels, tels que le plosphate tricrésyliqu, peut être incorporé au mélange en plus du solvant. 



   Il est avantageux d'exécuter le procédé au chlorure de polyvinyle, excepté le séchage final, à des températures dépassant 78 C, température à laquelle le chlorure de polyvinyle passe de   l'état   élastique à l'état plastique. 



   Le chlorure de polyvinyle micro-poreux, qui constitue la matière perfectionnée pour diaphragmes ou séparateurs, peut si on le désire être chargé avec de la farine de bois ou autre matière de charge convenable, pour rendre la fabrication meilleur marché. La matière peut aussi être colorée par l'addition de colorants appropriés. 



   Employée sous forme de séparateurs pour des   accumula-   teurs électriques la matière perfectionnée est indifférente aux substances électrolytiques et oxydantes, telles que l'oxygène naissant, à un degré plus élevé que des séparateurs en bois, et elle a une plus longue durée de vie. Elle est aussi plus solide que des séparateurs en bois car le bois 'est, fragile transversa-   lement   aux fibres, et la micro-porosité de la matière perfectionnée est obtenable à volonté, tandis que celle du bois est déterminée par la disposition spatiale de la cellulose. 



   Le procédé de fabrication de diaphragmes ou séparateurs pour accumulateurs électriques en la matière perfectionnée est plus simple et plus économique que le procédé ordinaire de fabrication de séparateurs en caoutchouc micro-poreux, qui doivent être vulcanisés et nécessitent un traitement préparatoire   considérable   avant d'y mélanger l'amidon. Beaucoup de séparateurs en caoutchouc micro-poreux sont très cassants et difficiles à manier. 



   Le fait que l'on peut produire suivant l'invention les sections nécessaires de matière en longueurs continues par extrudage est un grand avantage au point de vue de la fabrication économique à grande échelle. 



   La matière détériorée ou rebutée peut être réemployée, ce qui est un autre avantage. 
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  R E V E N D I C A T I 0 N S

Claims

1) Procédé de fabrication de matières micro-poreuses, comprenant la production d'une pâte par incorporation dans du chlorure de polyvinyle, de fines particules d'une substance qui peut en être éliminée par après et qui laisse alors des micro-pores dans le chlorure de polyvinyle, et d'un solvant pour le chlorure de polyvinyle qui agit comme un plastifiant temporaire pour celui- ci (en ce qu'il amollit et disperse le chlorure de polyvinyle et qu'il est facile à 'éliminer) et qui n'a pas d'action nuisible sur les dites particules la pâte résultante étant façonnée à la forme désirée, le solvant éliminé et la pâte traitée afin d'éli- miner les particules pour laisser des micro-pores dans le chlorure de polyvinyle solide, puis séchée.

, 2) Procédé suivant la revendication 1, comprenant le mélange intime du chlorure de polyvinyle avec de l'amidon ou de @ <Desc/Clms Page number 5> la dextrine, qui peut avoir été au préalable séché et si néces- saire tamisé pour éliminer les mottes ou grosses particules et avec un solvant, tel que la méthyl-cyclohexanone, oui agit comme plastifiant temporaire pour le chlorure de ployvinyle,le mélange étant effectué à une température élevée dans un récipient ferme muni d'un condenseur à reflux, le pâte chaude étant ensuite moulée, extrudée ou laminée à la forme désirée,le solvant éliminé et la pâte traitée pour éliminer les particules, afin de laisser des micro-pores dans le chlorure de polyvinyle solide, et séchée.

3) Procédés suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, comprenant 'l'extrudage de la pâte d'une boîte à filière chauffée a une température à laquelle la pâte est suffisamment plastique pour l'extrudage à travers une filière ou'autre orifice de confor- mation appropriée sur une courroie mobile ou un transporteur se dé- plaçant à une vitesse telle qu'un étirage et par suite un rétré- cissement de la bande extrudée sont évités., de même qu'un recro- quevillement dû à une vitesse insuffisante de la courroie.

4) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1, 2 et 3 comprenant le passage de la bande extrudée ou de la matière façonnée sur un transporteur sans fin à travers un tunnel ou canal dans lequel la bande ou la matière est soumise à la cha- leur, de préférence la chaleur rayonnante de lampes, afin d'éve- porer le solvant qui est alors récupéré.

5) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, comprenant le passage de la bande ou la matière (quend elle contient de l'amidon ou de la dextrine comme agent de forma- tion des pores), dont le solvant a été éliminé, dans de l'acide sulfurique de 90 à 100 C pour solubiliser 7.'amidon ou la dextrine, et ensuite dans de l'eau de'lavage.

6) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, comprenant le passage' de la matière dont le solvant a été éliminé d'abord dans de l'eau bouillante afin de gonfler l'amidon (les dimensions de la matière augmentant durant ce gon- flage) ensuite dans de l'acide sulfurique à 90 - 100 C qui solu- bilise l'amidon et amène la contraction de la bande de son état gonflé, et enfin dans de l'eau bouillante.

7) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, comprenant le traitement de la matière par un alcali caustique à 90-100 C avant le traitement à l'acide sulfurique.

8) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1, 2, 3 et 4, comprenant le traitement de la matière dont le'sol- vant a été éliminé, lorsqu'elle contient de l'amidon comme agent de formation des pores, par de l'eau bouillante, une enzyme et de nouveau de l'eau bouillante, avec un s4chage final.

9) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1, 2, 3 et 4, comprenant le traitement de la matière dont le solvant a été éliminé, lorsqu'elle contient de la dextrine comme agent de formation des pores, par de l'eau bouillante avec ou sans une addi- tion d'alcali ou d'acide, pour éliminer la dextrine, et ensuite le séchage.

10) Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 5, 6, 7, 8 ou 9, comprenant le traitement de la matière par un agent mouillant avant le séchage final.

Il) Procédé de fabrication de matières micro-poreuses ou de diaphragmes micro-poreux en substance comme décrit ci-dessus avec référence à l'un quelconque des exemples cités. <Desc/Clms Page number 6>

12) A titre de produits industriels nouveaux, les matières micro-poreuses ou les diaphragmes micro-poreux fabriaus par le procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes.