Brevet FR2187417A1 — publié le 19740118

La présente invention concerne des objets de carbone conformés, plus particulièrement des électrodes de carbone. Par le terme "carbone", on entend le carbone sous toutes ses formes, y compris le graphite. L'une des difficultés rencontrées dans l'utilisation des électrodes de carbone (qui ont de nombreuses propriétés avantageuses) est le manque de résistance mécanique de ces électrodes. Selon la présente invention, une électrode de carbone est renforcée en incorporant une faible proportion de fibres de carbone. De préférence, les fibres de carbone sont introduites dans un mélange à mouler comprenant du coke et du brai avant le chauffage. Elles peuvent être également introduites en les enfilant dans des trous ménagés dans l'électrode et elles peu vent même être utilisées pour relier des parties d'une électrode. La fabrication des fibres de carbone est relativement conteuse. Il suffit d'une quantité relativement faible de fibres, par exemple 5 g ou moins pour 15 kg d'électrode terminée, lorsque 1'élec-trode doit résister aux chocs d'un usage normal. On va donner ci-après des exemples des modes préférés de mise en oeuvre de l'invention. Les électrodes peuvent autre produites à partir d'un coke de brai trie, d'un liant et d'un goudron liquide mélangés à environ 70 C et pressés à chaud sous une pression comprise en- tre 70 et 100 kg/cm dans un moule contenant environ 13 kg du mélange. Les électrodes moulées sont chauffées lentement pendant plusieurs jours dans des étuves chauffées électrique-ment pour éliminer le goudron puis eiles sont chauffées pendant plusieurs jours dans un four c:)-uffé au gaz ou à l'huile à une température de 1100 C environ, elles sont maintenues à cette température pendant plus jours et refroidies lentement. La durée totale du cycle est d'environ 14 jours. Des électrodes fabriquées selon l'invention peuvent être produites de la meme manières excepté que le moule est'rempli par stades et que les fibres de carbone sont placées sur la surface à - chaque stade, de préférence selon une configuration qui assure une bonne résistance mécanique dans le sens longitudinal. Par exemple, le moule d'une capacité de 13 kg peut être rempli en trois étapes, à savoir 2 kg, 9 kg et 2 kg, en plaçant une couche de fibres de carbone entre les étapes, mais ce processus peut entre modifié selon ltapplication ultérieure de l'électrode. L'électrode est d'autant plus robuste et le prix est d'autant plus élevé que le nombre des couches de fibres de carbone est plus grand. La quantité de fibres incorporées dans chaque couche ou chaque insertion est également un facteur qui influence la résistance mécanique et le prix de l'électrode. Dans le moule d'une capacité de 13 kg ayant une section rectangulaire de 28 x 35 cm, on a utilisé avantageusement deux couches de fibres espacées comme décrit plus haut. Dans chaque couche, on a disposé quatre mètres de fibres de carbone d'une résistance à la rupture par traction comprise entre 24,5 et 31,5 x 10 kg/cm et ayant un module de 2,45 x 106 kg/cm. La fibre est disposée en une série continue de cinq "épingles à cheveux", chacune d'une longueur d'environ 33 cm et couvrant toute la dimension de 28 cm. La fibre est placée commodément à chaque étape en comprimant un gabarit de forme convenable dans la surface du mélange à mouler et en formant un creux dans lequel la fibre peut titre placée. La fibre de carbone peut être constituée par un "câble" de fibres, un ruban ou une feuille. Dans une autre forme de réalisation, le tronçon de-la fibre de carbone est remplacé par une toile de fibres de carbone. Dans une variante, des fibres de carbone de courtes longueurs sont incorporées en les mélangeant avec les autres ingrédients du mélange à mouler avant le moulage.Dans encore une autre variante, une électrode de carbone exempte de fibres de carbone est préparée de la manière décrite plus haut ou d'une autre manière convenable quelconque, des trous sont percés dans le bloc et une ou plusieurs fibres de carbone sont enfilées dans les trous. les trous sont ensuite taraudés et fermés par un bouchon de carbone fileté D'une manière analogue, une électrode peut être fabriquée à partir de plusieurs morceaux de carbone maintenus ensemble par des fibres de carbone passant dans des trous percés dans les morceaux. Ces électrodes ont été utilisées comme anodes dans une cellule électrolytique engendrant du fluor gazeux. L'incorporation de ces fibres de carbone dans une électrode selon l'invention a l'avantage d'empêcher que l'élec- trode se casse et provoque des courts-circuits électriques. Les fibres ne sont pas affectées par la plupart des milieux chimiques, y compris-ltélectrolyte utilisé pour la fabrication du fluor. Par suite, même s'il se forme de graves fissures, une anode selon l'invention peut continuer à fonctionner comme une anode parfaite pendant un temps prolongé dans une cellule électrolytique de génération du fluor, en permettant ainsi un remplacement selon les programmes de maintenance courants. Normalement, une fissuration des anodes ne comportant pas de fibres de carbone exige un remplacement immédiat. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'électrode et au procédé décrits sans sortir du cadre de l'invention. RENENDICk1'IONS 1. Electrode de carbone caractérisée en ce qu'elle est renforce par l'incorporation d'une faible proportion de fi-. bres de carbone. 2. Electrode de carbone selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est produite en chauffant un mélange à mouler comprenant du coke et du brai dans un moule dans lequel des fibres de carbone sont introduites dans le mélange avant le chauffage. 3. Electrode de carbone selon la revendication 2, caractérisée en ce que les fibres de carbone sont introduites dans le moule à des stades intermédiaires de son remplissage avec le mélange. 4. Electrode de carbone selon la revendication 3, caractérisée en ce que des tronçons de fibres de carbone sont placés sur la surface du mélange aux stades intermédiaires. 5. Electrode de carbone selon la revendication 4, caractérisée en ce que les tronçons de fibres de carbone sont placés selon une configuration qui assure une résistance mécanique dans le sens longitudinal de l'électrode. 6.Electrode de carbone selon la revendication 3, caracté- risée en ce que les fibres de carbone sont disposées de manière à former une toile. 7. Electrode de carbone selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres de carbone sont enfilées dans des trous ménagés dans l'électrode. 8. Electrode de carbone selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'électrode est au moins en deux parties reliées par les fibres de carbone. 9. Procédé de production d'une électrode de carbone selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.