Brevet FR2391536A1 — publié le 19781215

La présente invention concerne des condensations électrolytiques à feuilles métalliques et,plus particulierement, un papier pour condensations électrolytiques utilisé comme séparateursdans ces condensateurs. Les condensateurs electrolytiques à feuilles métalliqués sont fabriqués habituellement en enroulant concentriquement deux feuilles d'un métal tel que l'aluminium ou le tantale, et le matériau séparateur,de manie ré à former un bobinage serré, en saturant ensuite le matériau séparateur d'un électrolyte puis en fermant ce bobinage dans un boiter. I1 est bien connu que les condensateurs électrolytiques à feuilles ont des caractéristiques d'impédance et de fréquence très affectées aux basses températures par les séparateurs asso ciels. La caractéristique dtimpédance d'un tel séparateur peut être facilement mesurée en plaçant le séparateur imprégné d'un électrolyte entre une paire d'électrodes chacune découpée selon des dimensions appropriées dans un métal électriquement conducteur, et en mesurant la résistance électrique apparaissant entre les électrodes pour une tension donnée, à une fréquence-donnée, appliquée entre ces électrodes.Si l'on admet que les résistances électriques des connexions d'électrodes sont négligeables, la résistivité, ou résistance spécifique P (exprimée en ohms . centimètres) du séparateur imprégné d'électrolyte est donnée par : RA T expression dans laquelle R est la résistance en ohms apparaissant entre les électrodes A est l'aire, en centimètres carres, de ltélectrode, 1 est la distance en centimètres, entre les électrodes. Les séparateurs ont de préférence une résistance spécifique aussi faible que possible quand on utilise des électrolytes identiques et le même appareil de mesure. I1 est nécessaire, pour réduire la résistance ohmique des séparateurs : (1) de diminuer leur épaisseur; (2) de réduire leur densité et (3) de donner au profil de la section transversale des fibres de la matière des séparateurs une forme aussi proche que possible de celle d'un cercle, alors que le diamètre de ces fibres diminue. Compte tenu de ce qui précède, on a réaiisé des séparateurs classiques en transformant une pâte pour papier Kraft, une pâte de chanvre de Manille, des fibres synthétiques ou des mélanges de -celles-ci en nappes minces. Même les fibres synthétiques avec le profil de section transversale le plus proche de l'idéal présentaient inévitablement les inconvénients mentionnés ci-après lors de leur mélange avec des fibres de cellulose et de leur transformation en nappe 1) Etant donné la différence de masse volumique entre ces deux types de fibres, il s'est avéré difficile de disperser uniformément dans l'eau les fibres de ces deux types 2) De nombreux types de fibres synthétiques ne sont pas hydrophiles 3) tant donné leur bas point de fusion, ces fibres synthétiques ont conduit à des difficultés lors du séchage de la nappe obtenue 4) Les nappes préparées partir de mélanges des deux types de fibres ont une faible résistance à la traction étant donné que leurs caractéristiques sont très différentes les unes des autres; et 5) si les fibres synthétiques sont soudées à chaud par fusion l'une à l'autre et aux fibres de cellulose mélangées dans le but d'augmenter la résistance de la nappe obtenue, cela a pour conséquence que les parties soudées par fusion ne sont pas imprégnées par l'électrolyte impliqué, ce qui entraîne des difficultés. Par ailleurs, on a déjà proposé d'utiliser des étoffes ou des couches non tissées de matières plastiques alvéolaires comme séparateurs. Cependant, l'utilisation d'étoffes non tissées a conduit à une fréquence élevée de courts-circuits à cause de leur texture grossière, alors que l'utilisation de couches alvéolaires présentait des inconvénients du fait que, l'épaisseur obtenue n'étant pas uniforme, la résistance à la traction devient nulle, etc. D'autre part, le papier préparé à partir de la pâte de chanvre de Manille a une caractéristique d'impédance satisfaisante tout comme sa résistance à la traction, même si sa masse volumique est faible. Par ailleurs, on peut facilement fabriquer du papier de chanvre de Manille de faible masse volumique, et, pour cette raison, on l'utilise largement sous cette forme. Toutefois, plus la densité du papier est faible, plus son aspect extérieur est grossier. On a déjà observé que des condensateurs électrolytiques fabriqués avec du papier de chanvre de Manille ayant une faible densité volumique donnaient lieu à une proportion accrue de courts-circuits. Par conséquent, la présente invention a pour objet d'élimi- ner les inconvénients des types classiques de papier pour con denslateurs électrolytiques décrits ci-dessus, de manière à améliorer les caractéristiques du papier pour condensateurs électrolytiques. La présente invention concerne donc un papier pour condensateurs électrolytiques caractérisé par-le fait qu'il est produit par transformation en une nappe d'une pâte d'alfa (Stipa tenacissima) mélangée avec un type d'une pâte choisie-dans le groupe de pâtes comprenant une pâte de chanvre de Manille (Musa textilis), des pâtes de bois, une pâte de lin (Linum usitalissimum) une pâte de chanvre (Cannabis sativa), la pâte de chanvre dit de Bénardes, une pâte de fibres du liber du qampi-(Wikstroemia sikokiana), une pâte de fibres du liber du kozo (Broussonetia kazinoki), une pâte de fibres du liber du mitsumata (Edgeworthia papyrifera), et-des pâtes de bambou, dans la proportion de O à 95 %, rapportée au poids total du mélange, la pâte contenant des fibres de petit diamètre et de section transversale dont le profil est voisin d'un cercle. Pour supprimer les inconvénients des types classiques de papier pour condensateurs électrolytiques décrits ci-dessus, on a procédé à d'importantes expériences avec divers types de papier pour condensateurs électrolytiques et elles ont conduit à découvrir les faits nouveaux ci-après 1) Une pâte d'alfa produite à partir d'alfa (Stipa tenacissima) qui pousse naturellement en Tunisie, Espagne, etc. comporte une paroi cellulaire épaisse bien que la longueur et le diamètre de ses fibres soient petits. Par conséquent, ses fibres ont une certaine rigidité. Par suite, cette pâte peut être transformée en papier de faible masse volumique sans difficulté, tout comme la pâte de chanvre de Manille. 2) Les fibres d'alfa ont une section transversale qui a le profil d'un-vrai cercle, alors que les fibres de chanvre de Manille ont une section transversale en forme d'ellipse. 3) Un papier pour condensateurs électrolytiques fabriqué avec de la pâte d'alfa a une apparence extérieure beaucoup plus fine que celui fabriqué avec une pâte de chanvre de Manille, bien que le premier papier ait une masse volumique faible. 4) La pâte d'alfa conduit à un papier pour condensateur électrolytique qui a une caractéristique d'impédance satisfaisante et qui donne lieu à une proportion de défauts par courts-circuits moindre que celui fabriqué avec de la pâte de chanvre de Manille. 5) En mélangeant la pâte d'alfa avec de la pâte de chanvre de Manille ou un autre type quelconque de pâte, à part la pâte de chanvre de Manille, pour la transformer en une nappe, la résistance à la traction obtenue est améliorée; l'expression "autre type quelconque de pâte, à part la pâte de chanvre de Manille", utilisée ici comprend une pâte de bois, une pâte de lin (Linum usitalissimum), une pâte de chanvre (Canabis sativa) dont la pâte de chanvre dit "de Bénarès", une pâte de fibres da liber du qampi (Wikstroemia sikokiana) une pâte de fibres du liber du kozo (Broussonetia kazinoki), une pâte de fibres du liber du Mitsumata (Edqeworthia papyrifera) des pâtes de bambou, etc. 6) Dans le but d'atteindre l'objectif choisi de présente invention, il est nécessaire de transformer en nappe la pâte d'alfa mélangée à de la pâte de chanvre de Manille ou à un autre type quelconque de pâ , à .~ t la pâte de chanvre de Manille, dans une proportion de O à 95 % rapportée au poids total du mé- lange. Des exemples particuliers de pâtes utilisées dans le cadre de la présente invention ont des fibres dont les dimensions et la section transversale sont indiquées dans le tableau I ci-après. TABLEAU I Dimensions et formes de la section transversale des fibres Type- de pâte Longueur en milli- Largeur des fi- Forme de mètres bres en micron la coupe maxi- mini- moyen- maxi- mini- moyen- transver male male ne male male ne sale Alfa 1,6 0,6 1,1 14 7 9 circu laire Chanvre de 12 2,5 6 40 7 20 ellipti Manille que Bois * 6,1 0,6 3,2 70 '20 46 plate Remarque * Une pâte de bois a été indiquée à titre d'échantillon le plus caractéristique des "autres types quelconques de pâte, à part la pâte de chanvre de Manille, La présente invention est décrlte ci-après en détail en liaison avec certains de ses modes d'exécution préférés. Dans la description ci-après, une proportion de pâte à mélanger est désignée par son pourcentage en poids, sauf indication contraire. Le produit de l'exemple 1 contenant 60 % d'une pâte d'alfa et 4Q % d'une pâte de chanvre de ManIlle et celui de l'exemple 2 contenant 60 % d'une pâte d'alfa et 40 X d'une pâte de bois sont tous deux excellents en ces qui concerne à la fois la caractéristique d'impédance et la proportion de défauts dus à ces courtscircuits et assez comparables, du point de vus résistance à la traction, aux types classiques de papier fabriqués. simplement à partir d'une pâte due bois ou d'une pâte de chanvre de Manille, comme l'indique le tableau II ci-après (voir page 7). Par ailleurS, le rapport poids de la pâte d'alfa au poids de la pâte de chanvre de Manille ou le rapport du poids de la pâte d'alfa au poids de la pâte de bois a été modifié de diverses manières, et on a mesuré la résistance à la traction et l'impédance du papier obtenu. Les résultats de .ces mesures sont indiqués sur le tableau III, (voir page 8) On voit d'après le tableau III que la résistance à la traction et l'impédance augmentent avec la proportion de pâte de chanvre de Manille ou de pâte de bois et aussi que les exemples d'exécution de la présente invention sont caractérisés par une résistance à la traction excellente, bien supérieure à celle correspondant à l'exemple comparatif qui est en dehors du cadre de la présente invention. On a trouvé, eu égard à la résistance à la traction et à la caractéristique d'impédance, que le papier pou condensateur électrolytique selon la présente invention est fabriqué -avec un rapport delta pâte d'alfa. à la pâte de chanvre de Manille (ou un autre type de pâte semblable) fonction de l'épaisseur du papier. Plus précisément-, une composition préférée contient 5 à 80 % de pâte d'alfa et 95 à 20 % de pâte de chanvre de Manille ou d'autres types de pâte,-tels que l'une quelconque de celles décrites ci-dessus, avec une épaisseur ne dépassant par 50 ym, et 5 à 90 % de pâte d'alfa et 95 à 10 % de pâte de chanvre-de Manille ou d'un autre type quelconque de pâte, pour une épaisseur comprise entre 50 (non compris) et 70 microns.Avec une épaisseur supérieure à 70 pm, on peut utiliser une pâte à 100 % d'alfa, comme cela est indiqué dans l'exemple 5 du tableau III. On voit d'après ce qui précède que la présente invention élimine complètement les inconvénients de la technique antérieure, que l'utilisation d'un papier ayant une masse volumique faible augmente la proportion dedéfauts produits par des courts-circuits- dans les condensateurs électrolytiques au papier ainsi fabriqués, que l'utilisation d'une pâte telle qu'une pâte de paille comportant des fibres de longueur et de diamètre tous deux petits conduit à un papier de masse volumique par inhérence élevée, ce qui rend impos- sible l'amélioration de la caractéristique d'impédance et même l'altère plutôt, et que l'utilisation de fibres synthétiques diminue la résistance à la traction du papier obtenu. TABLEAU II Comparaison de la présente invention avec la technique antérieure Epaisseur Masse vo- Résistance Impédan- Pourcenta Ingrédient en m lumique à la trac- ce en ge de déen g/cm3 tion en ki- ohms * fauts du logrammes fait de pour 15 mm courtsde largeur circuits 100 % de pâte de bois 50,4 0,480 2,0 18,5 0,5 100 % de pâte de chanvre 51,0 0,425 3,0 12,0 0,8 de Manille Exemples classiques Pâte contenant 60 % de fibres de propylène et 40 % de chanvre de 52,0 0,286 0,8 9,2 5,2 Manille 60 % de pâte d'alfa Exemple 1 40 % de chanvre de Manille 51,5 0,413 2,2 10,9 0,3 60 % de pâte d'alfa Exemple 2 40 % de pâte de bois 50,0 0,440 1,8 13,5 0,4 Remarque * Les impédances ont été mesurées à -40 C et à 10 kHz. TABLEAU III Influence de la composition sur la résistance mécanique et l'impédance Proportion de l'ingrédient Epaisseur Masse Résistance Impédance * en volumique à la trac Pâte Pâte de pâte de en ohms microns tion en kg d'alfa chanvre de bois en g/cm3 pour 15 mm Manille de largeur Exemple comparatif 1 100 0 50 0,405 0,5 8,5 Exemple comparatif 3 80 20 50 0,410 1,3 9,1 Exemple " 4 60 40 50 0,408 2,2 9,8 Exemple " 5 100 0 80 0,412 1,4 13,2 Exemple " 6 90 10 70 0,401 1,8 11,0 Exemple " 7 80 20 50 0,410 1,2 11,8 Exemple " 8 60 40 50 0,412 1,8 12,4 Remarque : * Les impédances ont été mesurées à -40 C et 10 kHz. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Papier pour condensateurs électrolytiques, caractérisé par le fait qu'il est produit par transformation en une nappe d'une pâte d'alfa (Stipa tenacissima) mélangée avec un type d'une pâte choisie dans le groupe des pâtes comprenant une pâte de chanvre de Manille (Musa textilis), des pâtes de bois, une pâte de lin (Lbnum usitalissimum),rune pâte de chanvre (Cannabis sativa), la pâte de chanvre dit de Bénarès, une-pâte de fibres du liber du qampi (Wikstroemia sikokiana), une pâtre de fibres du liber du kozo (Broussonetia kazinoki), une pâte de fibres du liber du mitsumata (Edqeworthia papyrifera) et des pâtes de bambou, dans la proportion de 0 à-95 %, rapportée au poids total du mélange,la pâte d'alfa contenant des vibres de petit diamètre et de section transversale dont le profil est voisin d'un cercle. 2.- Papier pour condensateur électrolytique selon la revendication 1, dans lequel ledit papier comporte, en poids, 5 à 80 % de ladite pâte d'alfa et95 à 20 % dudit type de pâte, ltépaisseur dudit papier ne dépassant pas 50 ssum. 3.- Papier pour condensateur électrolytique selon la revendication 1, dans lequel ledit papier comporte, en poids, 5 à 90 % de ladite pâte d'alfa et 95 à 10 % dudit type de pâte, I-' épaisseur dudit papier étant comprise entre 50 (non compris) et 70-microns. 4.- Papier pour condensateur électrolytique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il contient- 1Ô0 % de ladite pâte d'alfa, son épaisseur étant supérieure à 70 ym.