Brevet FR2059724A1 — publié le 19710604

i 2059724 La présente invention concerne une structure résistant à la corrosion, et elle concerne également un procédé de protection d'une structure contre la corrosion. Par rapport à une structure entièrement métallique, 5 une structure comprenant de la matière plastique et du métal présente l'avantage qu'offrent les meilleures propriétés de résistance,à la corrosion de la matière plastique. Les matière» plastiques ont cependant l'inconvénient d'être pratiquement isolantes et elles ne peuvent donc être utilisées comme 10 électrodes dans m procédé de protection cathodique, par exemple". Par conséquent, si la partie métallique d'une structure de ce type doit être protégée par voie électrochimique, il faut prévoir en général une électrode supplémentaire. L'invention permet d'obtenir une structure résistant 15 à la corrosion qui ne présente pas l'inconvénient mentionné plus haut et qui en même temps renforce la structure et n'amoin* drit pas la résistance à la corrosion de la matière plastique. Selon l'invention, une structure résistant à la corrosion comprend une matière plastique et un métal, la 20 matière plastique comportant des fibres de carbone qui y sont incorporées à une concentration suffisante pour rendre au moins une partie de ladite matière plastique électriquement conductrice, la matière plastique et le métal comportant chacun des moyens pour être reliés électriquement à une alimentation 25 électrique. Il est avantageux que la partie de la matière plastique rendue électriquement conductrice soit une couche de celle-ci par exemple une.couche superficielle. Pour faciliter la liaison électrique à la couche conductrice, on peut prévoir au moins un conducteur métallique, 30 par exemple une bande ou un fil. Une borne ou un plot peut être relié au conducteur, ou à chaque conducteur, par exemple à l'endroit où il émerge à travers la surface de la matière plastique. On introduit en général le ou les conducteurs métalliques avec les fibres de carbone. 35 La matière plastique constituant la structure peut être une matière thermoplastique ou thermodurcissable, et elle peut renfermer, si on le désire, des charges ou d'autres additifs, y compris une matière de renforcement qui peut être ou ne pas être à base de fibres de carbone. 40 L'expression "fibres de carbone" désigne des fibres, 70 31463 2 2059724 sous forme de longueurs de caipe ou de filaments continus,constituéesB essentiellement en du carbone, et notamment les fibres qui ont été préparées par carbonisation de matière organique filaoentaire, par exemple des fibres cellulosiques, de polyester et de polya» 5 mide; comme fibres particulièrement appropriées, il y a lieu de citer les fibres de carbone qui sont préparées par carbonisation de matière filamentaire constituée entièrement ou partiellement de poly-acrylonitrile. Parmi les fibres de carbone appropriées pour être utilisées dans le procédé selon l'invention , il y a 10 lieu de citer des fibres carbonisées qui ont été portées à une température finale supérieure à 1.000°C, et des fibres présentant une structure plus ou moins graphitique qui ont été portées à une température considérablement supérieure, pouvant atteindre environ 3»000°C. 15 L'utilisation de fibres de carbone présente l'avantage d'accroître la résistance de la structure avec une faible augmentation de poids, et sans amoindrissement de la résistance à la corrosion de la matière plastique. Un mode de réalisation préféré de l'invention est un 20 échangeur de chaleur dans lequel le métal peut former au moins un tube métallique et la matière plastique une enveloppe plastique, le ou chaque tube étant disposé dans 1'enveloppe, dont la couche interne comporte des fibres de carbone qui y sont incorporées pour former une oouche électriquement conductrice* 25 En cours d'utilisation, la couche interne est reliée à un pôle d'une alimentation électrique et le métal à l'autre. Une différence de potentiel électrique s'établit, par conséquent, entre le métal et la couche interne. Le ou les tubes métalliques sont ainsi protégés électrochimiquement contre la corrosion par 30 les fluides,qui peuvent passer à l'intérieur ou à l'extérieur du ou des tubes, d'une façon simple mais efficace qui n'oblige pas à prévoir d'électrodes supplémentaires encombrantes. De plus, la distance séparant l'électrode du métal est réduite au minimum, ce qui augmente l'efficacité de la protection électro-35 chimique. Un autre mode de réalisation de l'invention est un bateau où la matière plastique forme, par exemple, une coque renforcée de fibres de verre et le métal une hélice métallique. L'incorporation de fibres de carbone dans la coque 40 permet de protéger électrochimiquement l'hélice sans augmentation 70 31463 3 2059724 inutile de poids, ou diminution de rendement hydrodynamique* Selon un autre aspect de l'invention, un. proeédé de protection contre la corrosion d'une structure constituée par une matière plastique et un métal, la matière plastique 5 comportant des fibres de carbone à une concentration suffisante pour rendre au moins une partie de ladite matière plastique électriquement conductrice, consiste à relier électriquement la matière plastique, en tant qu'électrode, à un pôle d'une alimentation électrique, et à relier électriquement le métal, 10 en tant que seconde électrode, à l'autre pôle de l'alimentation électrique « L'invention est expliquée avec davantage de détails dans l'exemple non limitatif qui suit. Cet exemple illustre un procédé d'incorporation de fibres de carbone dans une 15 matière plastique. EXEMPLE : On prépare un cylindre creux de résine de polyester renforcée, dont la surface intérieure est fortement conductrice, comme suit : 20 On applique sur deux moules semi-cylindriques, de 15 cm de rayon intérieur et de 150 cm de long, une natte de résine de polyester et de fibres de verre pour constituer les surfaces extérieures de deux demi-cy]indres,et à une épaisseur d$ 6,3 mm. On place une natte de fibres de carbone sur les 25 surfaces intérieures des premières couches appliquées, puis on ajoute de la résine. On place une bande de plomb, de 120 cm de long, 12,5 mm de large et 1,57 mm d'épaisseur au haut des fibres de carbone, dans chaque moule, et place une autre couche de natte de fibres de carbone au-dessus du plomb avec un peu plus 30 de résine. Deux plots fixés au plomb font saillie sous forme de contacts. Après gélification de la résine, on retire les deux moitiés du moule et les réunit pour constituer un cylindre complet. On ajoute d'autres couches de natte de verre, de mèches de verre et de résine à l'extérieur du cylindre pour 35 constituer l'épaisseur de paroi et donner la solidité requise. Sans autre traitement, on trouve que la résistance entre la surface intérieure du cylindre et les plots de contact est inférieure à 20 ohms. Dans la couche conductrice ainsi produite, il y a 40 environ 90 % de fibres de carbone (en volume)» 70 31463 4 2059724 La description, qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique est une coupe schématique d'un 5 éohangeur de chaleur. En se référant au dessin, une • -enveloppe cylindrique 1, constituée par une matière plastique, comporte des fibres de carbone incorporées dans sa couche interne 2 pour former une couche électriquement conductrice. Cette couche est reliée au 10 p$le positif d'une alimentation électrique constituée par la sortie à 12 V continus d'un redresseur 10. Une chambre 9 est délimitée par l'enveloope l,un couvercle métallique supérieur 3 et un couvercle métallique inférieur 4-, les couvercles 3 et 4 étant chacun fixés solidement aux extrémités opposées de l'enveloppe 15 1 » Le couvercle supérieur 3 est relié au pôle négatif continu du redresseur 10. La chambre 9 comporte une conduite d'entrée 11 assurant l'alimentation en fluide et une conduite de sortie 12 assurant l'évacuation du fluide. Vingt tubes cylindriques 5, 20 dont trois seulement sont représentés, sont disposés symétriquement à l'intérieur de la chambre 9» Chacun des tubes 5 va au-delà de la chambre 9 à ses extrémités supérieure et inférieure et s'ajuste fermement dans le couvercle supérieur 3 et le couvercle inférieur 4. A leur extrémités inférieures, les 25 tubes 5 sont reliés à une chambre d'admission commune (non représentée) et, à leurs extrémités supérieurs, à une chambre d'évacuation commune (non représentée). L'enveloppe 1 peut être constituée, par exemple, par de la résine de polyester renforcée de fibres de verre et les 30 couvercles 3 et 4 ainsi que les tubes 5 peuvent être, par exemple, en titane. Au cours du fonctionnement de l'échangeur de chaleur représenté, un premier fluide est envoyé dans la chambre 9 à partir de la conduite d'entrée 11. Un second fluide est 55 envoyé à travers les tubes 5? à partir de la chambre d'entrée (non représentée) dans la direction indiquée par la flèche a. Un échange de chaleur a lieu entre les deux fluides. Le premier fluide sort de la chambre. 9 par la conduite de sortie 12 et le second fluide sort des tubes 5 pour pénétrer dans la chambre 40 de sortie (non représentée). 70 31463 5 Les tubes 5 constituent la cathode d'une pile électrolytique et sont, de ce fait, protégés entre l'attaque corrosive par les fluides. Un exemple d'application de l'échangeur 5 de chaleur représenté est constitué par le cas où le premier fluide est de la vapeur d'eau contaminée par de l'acide'suifurique, et le second fluide une solution d'acide sulfnrique dilué. 70 31463 2059724 KEYEÎTDICÀÏIOHS 1»- Structure résistant à la corrosion comprenant une matière plastique et un métal, caractérisée en ce que la matière 5 plastique comporte des filtres de carbone qui y sont incorporées à une concentration suffisante pour rendre au moins une partie de ladite matière plastique électriquement conductrice, la matière plastique et le métal comportant .chacun des moyens pour être reliés électriquement à une alimentation électrique. 10 2o- Structure résistant à la corrosion selon la revendication 1 sous forme d'un échangeur de chaleur, caractérisée en ce que le métal forme au moins un tube métallique et la matière plastique une enveloppe plastique, le(â-) tube(s) étant disposé(s) dans l'enveloppe, dont la couche interne 15 comporte des fibres de cprbone qui y sont incorporées pour former une couche électriquement t conductrice* 3°- Structure résistant à la corrosion selon la revendication 1 sous fora#» d'un bateau, caractérisée en ce que le métal forme une kél±o* métallique et la matière plastique 20 une coque renforcée de fibres de verre. 4-.- Structure résistant à la corrosion selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens pour relier électriquement la matière plastique à une alimentation électrique sont constitués par au moins un 25 conducteur métallique introduit avec les fibres de carbone. 5.- Structure résistant à la corrosion selon la revendication 4-, caractérisé en ce qu'une borne ou un plot est relié au conducteur ou à chaque conducteur. 6.- Procédé de protection contre la corrosion d'une 50 structure constituée par une matière plastique et un métal la matière ;plastique comportant des fibres de carbone qui y sont incorporées à une concentration suffisante pour rendre au moins une partie de ladite matière plastique électriquement conductrice, caractérise en ce que l'on relie électriquement la 35 matière plastique, en tant qu'électrode, à un pôle d'alimentation électrique, et on relie électriquement le métal, en tant que seconde électrode, à l'autre pôle de l'alimentation électrique. BAD ORIGINAL.