Brevet FR2220884A1 — publié le 19741004

La présente invention concerne un matériau d'enrobage de matière active d'accumulateur électrique, constitué d'un complexe comprenant une couche poreuse disposée, dans le complexe, du côté destiné à venir en contact avec la matière active et une structure de support de la couche poreuse, disposée du coté externe du complexe. Dans les accumulateurs électriques galvaniques à charge et décharge fréquentes, il est courant de réaliser l'électrode positive au moyen de noyaux de composition active contenue dans une gaine tubulaire constituée d'une matière isolante résistant à l'électrolyte. La gaine a pour but de maintenir la substance active en place tout en permettant, grace à sa porosité, aux réactions nécessaire de se produire entre l'électrolyte et la matière active. L'on a proposé de réaliser le matériau d'enrobage au moyen d'une couche poreuse de textile non tissé. Le terme "texti- le non tissé" utilisé dans le cadre de la présente demande désigne les matières textiles ayant l'apparence de l'étoffe ou du feutre, obtenues sans passer par filature ni tissage, ni tricotage. Il existe plusieurs méthodes d'obtention des textiles non tissés. La# majeure partie de ces procédés consiste à former une nappe ou plusieurs nappes superposées de fibres, soit par voie mécanique, soit par voie pneumatique et de les lier ensuite à l'aide de polymères.Le liage peut se faire par plusieurs méthodes : imprégna tison ou pulvérisation à l'aide d'émulsions ou de solutions ; incorporation de poudre fusible ou de fibres dont les températures de ramollissement sont plus basses que celles des fibres utilisées pour la préparation du voile. Un calandrage à chaud assure le liage. D'autres procédés sont toutefois bien connus et notamment celui de la filature fondue. Il nua pas été possible jusqu'à présent de donner au voile de textile non tissé transformé en gaine de matière active d'accumulateur électrique, les qualités requises d'un pouvoir filtrant convenable associé à une résistance mécanique suffisante. En effet, ces deux conditions sont contradictoires en ce qui concerne la matière même puisque l'accroissement de résistance mécanique va de pair avec une augmentation de la densité du voile, ce qui conduit à une diminution de la porosité. L'on a d'autre part proposé de réaliser des gaines pour matière active d'accumulateur électrique par mise en forme d'un tissu ou tricot ;cette réalisation nécessite cependant un tissage très serré afin de retenir la matière active dans la gaine, ce qui conduit à un-recouvrement exagéré de la matière active par les fils du tissu et en conséquence à un rendement trop faible. Four rendre alors les fils plus perméables à l'électrolyte, l'on a proposé d'utiliser des fils pratiquement non retordus, mais de cette manière l'on a augmenté considérablement la surface d'attaque de ces fils par l'électrolyte. Malgré cet artifice qui présente l'inconvénient d'une destruction rapide du matériau d'enrobage, la porosité est restée insatisfaisante. L'on a également proposé de réaliser le matériau d'enrobage par un complexe-comprenant une couche poreuse constituée par un feutre de fibres de verre et une structure de support disposée du caté externe du complexe. Ce matériau n'a cependant pas trouvé d'application industrielle en raison de l'absence d'un choix judicieux des matériaux utilisés pour la constitution dudit complexe et d'un procédé réaliste de fabrication. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des matériaux d'enrobagede matière active d'accumulateur électrique, proposés jusqu'à présent. A cet effet, dans le matériau d'enrobage selon l'invention, la couche poreuse est réalisée en un textile non tissé et la structure de support est réalisée en fils du groupe comprenant les mono-filaments et les fils réalisés en fibres continues fortement retordues. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, la couche de textile non tissé est réunie à la structure de support par aiguilletage. De préférence, la structure de support, pour présenter une aération convenabler est constituée, selon l'invention, par 2 une toile qui présente un nombre de fils au cm qui varie entre 8 x 8 et 24 x 24. L'invention concerne également une gaine tubulaire d'enrobage de matière active d'accumulateur électrique qui est constituée par la réunion, Le long de lignes espacées parallèles, de deux nappes du matériau d'enrobage dont les caractéristiques inventives ont été citées ci-avant. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'une gaine d'enrobage de matière active d'accumulateur électrique, multi-tubulaire ;selon l'invention, l'on assemble deux nappes comprenant chacune un mat de fibres destinées à former le textile non tissé et la structure de support, le long de lignes parallèles espacées, l'on imprègne l'ensemble ainsi obtenu, par un liant à base de résine thermoréticulable et l'on sèche à une température plus basse que la température de réticulation de la résine utilisée, l'on forme les tubes par introduction de nov- aux présentant la section que l'on désire donner aux tubes et l'on soumet l'ensemble à un traitement thermique de fixation. Suivant une forme de réalisation, chacune des nappes destinée à constituer la gaine multitubulaire, est obtenue par association de la structure de support à un mat formé par la technique dite de la filature fondue, à un moment de la fabrication du mat où celui-ci présente une température compatible avec la réunion de la structure à ce mat. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre non limitatif, de plusieurs formes de réalisation de l'invention avec référence aux dessins dans lesquels : les figures 1 et 2 représentent, en perspective, deux formes de réalisation d'une gaine multitubulaire, destinée à contenir la matière active d'un accumulateur galvanique La gaine multitubulaire selon l'invention est réalisée en un complexe comprenant une structure de support externe 1 et un voile de tissu non tissé interne 2. Dans la variante représentée à la figure 1, le voile de tissu non tissé est associé à la structure de support par aiguilletage. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 2, le voile de tissu non tissé 2 est réuni à la structure de support 1 par des lignes de couture parallèles 3 ou tout autre moyen équivalent, par exemple la soudure, ces lignes servant simultanément à la réunion de deux nappes du complexe. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, les tubes sont également obtenus par couture ou soudure, de deux nappes du complexe précité, le long de lignes 3. Dans le complexe ainsi réalisé, le voile de tissu non tissé assume la fonction d'élément de retenue de la matière active de l'accumulateur, élément dont la porosité est choisie en fonction des caractéristiques de fonctionnement de l'accumulateur. Cette porosité est fonction de la densité du mat et celle-ci est 2 de préférence choisie entre 30 et 80 gr au m avant imprégnation et est réalisé en fibres de maximum 200 deniers. La structure de support assume la fonction de soutien mécanique du voile et elle présente des~ouvertures aussi grandes que le permet# le roule de support de cette structure.Cette structure de support est, tout comme le voile, réaliséeen filaments résistants à l'acide de l'électrolyte ; les filaments, sous forme de mono-filaments ou de fibres fortement retordues pour la constitution du support et sous forme de fibres pour la constitution du voile de textilenon tissé sont généralement réalisés en l'une des matières suivantes : polyester, chlorure de polyvinyle, acrylonitrile, polytétrafluoréthylène, polyçthylène, polypropylène, polychlorofluoréthylène ou leurs copolymères. Ces filaments peuvent être utilisés seuls ou en mélange. La structure de support peut étreréalisée en un tissu, en un tricot ou par les techniques modernes d'extrusion. De préférence#, selon l'invention, la structure de support est constituée par une toile présentant un nombre de fils 2 au cm qui varie entre 8 x 8 et 24 x 24. De préférence également les fils de la structure de support présentent une finesse qui varie de 250 à 500 deniers pour un nombre faible de fils proche 2 de 8 x 8 au cm et de 70 à 80 deniers pour un nombre de fils 2 plus élevé, proche de 24 x 24 au cm Bien que l'on ait représenté aux figures 1 et 2 une gaine multitubulaire, l'invention concerne également une gaine constituée d'un seul tube ou encore une gaine à tubes non cylindriques et/ou non juxtaposés. L'invention s'applique de façon générale à un matériau d'enrobage de matière active d'accumulateur électrique indifféremment de la forme sous laquelle ce matériau d'enrobage est utilisé. L'on décrira ci-après plusieurs procédés de fabrication du matériau d'enrobage et plus particulièrement de la gaine multitubulaire, entrant dans le cadre de la présente invention Suivant une première forme de réalisation, l'on forme un mât de fibres à couche unique ou à plusieurs couches parallèles, croisées ou peles-meles, toute réalisations connues. A la sortie de la machine de production du -mât, celuici est déposé sur a structure de support et l'ensemble entre dans une machine d'aiguilletage à simple ou double effet. Selon le degré de liage que l'on désire obtenir, L'on peut réaliser plusieurs passages d'aiguilletage. A la sortie de l'aiguilleteuse, le complexe est prêt pour la confection de la gaine multitubulaire ; l'on peut alors flamber ou calandrer le voile associé au filet ou combiner les deux opérations. L'on dépose ensuite l'une sur l'autre deux nappes de l'ensemble aiguilleté et on les réunit à distance régulière par toute technique appropriée, par exemple par couture, par aiguilletage à rangées d'aiguilles parallèles, par soudure à haute fréquence ou ultra-sons ou au moyen d'une presse chauffée. Après réunion des deux nappes, l'on imprègne l'ensemble par un liant sous forme d'une émulsion ou d'une solution de résine thermoréticulable et l'on sèche-à une température plus basse que la température de réticulation de la résine utilisée. Par exemple dans le cas d'un condensat phénol-formol, la température de séchage ne dépassera pas I00-l050C. Après cette opération, l'on introduit dans les poches formées par les lignes de réunion, des noyaux de formes appropriées, capables de résister aux températures de fixation thermique du complexe et d'être ensuite séparés lu complexe. Lorsque les résines utilisées comme liant, par exemple les aminoplastes, sont compatibles avec les produits anti-adhérents nécessaires pour éviter le collage des noyaux aux nappes, l'on ajoute ces produits adhérents, généralement des silicones ou dérivés fluorés, à la solution d'imprégnation. Lorsqu'il y a incompatibilité, l'on réalise un traitement anti-adhérent à la suite de la phase d'imprégnation et de séchage a c'est ainsi qu'il faut agir dans le cas où l'on utilise comme liant des résines phénoliques. Lorsque l'on ne procède pas a un aiguilletage du mât de fibres à la structure de support, l'on procède à un aiguilletage du mât de tissu non tissé seul, après quoi l'on assemble le long de lignes parallèles espacées, deux nappes du mât aiguille- té, recouvert du crêté extérieur, d'une couche de structure de support. Suivant une troisième forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le voile de tissu non tissé est fabriqué par la technique connue sous le nom de filature fondue. De tels voiles sont connus sous les dénominations commerciales "Reemay" à base de polyester, "Typer" à base de pclypropylène, "Tyvek" à base de polyéthylène à haute densité (Dupontde Nemours et sous la dénomination commerciale de "Bidim" à base de polyester (Société Rhne-Poulenc Textiles) Conformément au procédé selon l'invention, l'on associe la structure de support au textile non tissé en formation à un moment de sa fabrication où le textile présente une température compatible avec la réunion de la structure au voile ; l'on calandre alors les deux éléments. Deux nappes du complexe ainsi réalisé sont associées par des lignes de réunion parallèles espacées et l'on procède ensuite à la mise en forme avec imprégnation éventuelle, comme décrit ci-avant. Il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des variantes peu vent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. RtVENDIcATIoeNs - 1. Matériau d'enrobage de matière active d'accumulateur électrique, constitué d'un complexe comprenant une couche poreuse disposée, dans le complexe, du côté destiné à venir en contact avec la matière active et une structure de support de la couche poreuse, disposé du côté externe du complexe, caractérisé en ce que la couche poreuse est réalisée en un textile non tissé et en ce que la structure de support est réalisée en fils du groupe comprenant les mono-filaments et les fils réalisés en fibres continues fortement retordues. 2. Matériau d'enrobage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de textile non tissé est réunie à la structure de support par aiguilletage. 3. Matériau d'enrobage selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure de 2 support est une toile présentant un nombre de fils au cm qui varie entre 8 x 8 et 24 x 24. 4. Matériau d'enrobage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fils de la structure de support présentent une finesse qui varie de 250 à 500 deniers pour un nombre faible 2 de fils proche de 8 x 8 au cm et de 70 à 80 deniers pour un 2 nombre de fils proche de 24 x 24 au cm 5. Matériau d'enrobage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche de textile 2 non tissé présente une densité qui varie entre 30 et 80 gr au m 6. Matériau d'enrobage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le textile non tissé est réalisée en fibres présentant une finesse de maximum 200 deniers. 7. Matériau d'enrobage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu il se présente sous la forme d'une gaine tubulaire à au moins un tube. 8. Gaine tubulaire d'enrobage de matière active d'accumulateur électrique, caractérisée en ce qu'elle est constituée par la réunion, le long de lignes espacées parallèles, de deux nappes du matériau d'enrobage selon l'une-quelconque des revendications 1 à 6. 9. Procédé de fabrication d'une gaine multitubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on assemble deux nappes comprenant chacune un mât de fibres destinées à former le textile non tissé et la structure de support, le long de lignes parallèles espacées, l'on imprègne l'ensemble ainsi obtenu, par un liant à base de résine thermoréticulable et luron sèche à une température plus basse que la température de réticulation de la résine utilisée, en ce que l'on forme les tubes par introduction de noyaux présentant la section que l'on désire donner aux tubes et en ce que l'on soumet l'ensemble à un traitement thermique de fixation. 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'avant l'assemblage, chacune des nappes est assemblée par aiguilletage des fibres à la structure de support. 11. Procédé de fabrication selon l'une ou l'autre des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que chacune des nappes aiguilletée est, avant l'assemblage à l'autre nappe, calandrée. 12. procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'on traite l'ensem- ble des deux nappes au moyen d'une substance anti-adhérente à 1 'égard de noyaux de formage des tubes. 13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que la substance anti-adhérente est ajoutée au liant d'imprégnation. 14. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on traite au moyen de la substance antiadhérente, après les traitements d'imprégnation au moyen du liant et de séchage. 15. Procédé de fabrication d'une gaine tubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on associe la structure de support à un voile formé par la technique dite de la filature fondue, à un moment de la fabrication du voile où celui-ci présente une température compatible avec la réunion de la structure à ce voile, l'on calandre l'ensemble et l'on réunit, le long de lignes parallèles espacées, deux nappes du complexe ainsi obtenu, après quoi l'on forme des tubes par introduction de noyaux présentant la section que l'on désire donner aux tubes et l'on soumet l'ensemble à un traitement thermique de fixation.