Brevet FR2521174A1 — publié le 19830812

-1- La présente invention concerne un procédé de renforcement d'un diaphragme de cellule électrolytique, se présentant notamment sous la forme d'une toile d'amiante plus particulièrement destinée à être utilisée pour l'électrolyse alcaline de l'eau, le renforcement ayant pour fonction principale d'étancher et/ou de protéger localement ledit diaphragme. Dans les cellules des électrolyseurs de l'eau, le diaphragme est habituellement constitué par une toile d'amiante, le cas échéant il pourrait s'agir d'une toile composite résine de polysulfone-amiante faisant l'objet d'une autre demande de brevet déposée ce jour même par la demanderesse. Suivant l'agencement interne des cellules, il peut se présenter en cours de fonctionnement normal une poche de gaz à la partie haute de part et d'autre du diaphragme Un tel phénomène risque d'occasionner un mélange partiel des produits formés. D'autre part, l'arrivée de l'électrolyte s'effectuant généralement dans la partie basse de la cellule électrolytique est souvent concentrée au niveau d'un orifice de faible diamètre par lequel le fluide élec- trolytique s'écoule à grande vitesse Ceci risque d'occasionner une usure prématurée du diaphragme par érosion locale, phénomène souvent observé dans la pratique au voisinage de la zone d'injection de l'électrolyte liquide. La présente invention a donc pour but de renforcer un tel diaphragme d'une part en vue d'étancher un diaphragme poreux en partie haute, et d'autre part en vue de protéger la partie basse au voisinage de l'orifice d'injection de l'électrolyte liquide. -2- Dans la technique antérieure on réalisait un masque étanche en copolymère éthylène-propylène perfluoré FEP en fusionnant partiellement par passage à chaud une feuille découpée aux dimensions du diaphragme Une telle opération requiert un outillage spécial, aux dimensions de la cellule, fonctionnant à des températures élevées de l'ordre de 3500 C Cette technique antérieure comporte un autre inconvénient, étant donné que, lorsque la pièce ainsi réalisée est ramenée à température ambiante, des gauchissements apparaissent en raison de la différence de coefficients de dilatation de la toile et du copolymère De plus, des chutes de matière sont occasionnées par la découpe intérieure du masque, ce qui influence de façon fâcheuse le coût de fabrication. Conformément à la présente invention, ces inconvé- nients'peuvent être écartés en faisant appel à un procédé de renforcement d'un diaphragme consistant à effectuer les opérations suivantes imprégnation du diaphragme à l'aide d'une solution de résine de polysulfone dans un solvant organique suivant le motif de masque à réaliser, et consolidation de la couche de renforcement par évaporation dudit solvant. L'imprégnation peut être réalisée en une ou plusieurs opérations successives de trempage, d'enduction ou de pistolage électrostatique à l'aide d'une dissolution de résine de polysulfone faiblement concentrée. Au cours de l'opération de consolidation de la couche de renforcement, le solvant s'évapore facilement en laissant subsister une pellicule de polymère enrobant l'ensemble des fibres d'amiante En général, une seule couche de polymère est suffisamment importante à -3- ce stade pour consolider la toile d'amiante Si néanmoins on désire un renfort plus important il est clair que l'on peut renouveler la môme opération d'imprégnation une ou plusieurs fois à l'aide de solution faiblement con- centrée Il est également possible de faire appel à une opération d'enduction à la racle à l'aide d'une dissolution plus concentrée à consistance pâteuse de résine de polysulfone dans un solvant organique. Toutefois, lorsque l'on souhaite appliquer à la racle une couche d'enduction plus épaisse il est souhaitable de procéder à une opération d'imprégnation préalable réalisée, elle, à l'aide d'une dissolution faiblement concentrée de résine de polysulfone Cette imprégnation préalable est avantageusement réalisée par trempage. La consolidation de la couche de renforcement par évaporation du solvant est par exemple réalisée par séchage à l'air et peut de préférence être mise en oeuvre à une température de l'ordre de 40 C. Un tel procédé de renforcement du diaphragme présente, par rapport aux techniques antérieurement utilisées, un certain nombre d'avantages décisifs Le revêtement de renforcement déposé sur la toile d'amiante est réalisé à température ambiante, sans outillage complexe; il peut en effet être assuré par un simple trempage. Ceci permet évidemment de diminuer considérablement les coûts de fabrication ainsi que les distorsions ou gauchissements dûs aux changements de températures en cours de refroidissement. Le procédé selon l'invention évite toute chute due à une éventuelle découpe de la zone centrale, nécessitée dans les techniques antérieures De surcroît, le revêtement de renforcement est intimement lié aux fils -4- de la toile du diaphragme, car il s'imprègne totalement dans les fibres d'amiante. Un tel procédé conforme à la présente invention permet simultanément de réaliser une protection vis-à-vis de l'érosion en partie basse et d'éviter la formation d'un mélange de gaz en partie haute du diaphragme. On notera également que ce procédé permet aussi d'obtenir une rigidification du diaphragme lorsque la toile se trouve imprégnée également sur l'ensemble de sa périphérie Ceci facilite en outre la manipulation et le montage du diaphragme dans la cellule ainsi que l'étanchéité interne entre les compartiments de cette dernière. Le procédé selon l'invention présente en outre l'avantage de permettre une automatisation complète et aisée de toutes ses opérations. Pour l'imprégnation au trempé, on peut par exemple utiliser des dissolutions de polysulfone dans le dichlorométhane ou tout autre solvant approprié, à des concentrations en polymère variant en fonction des besoins On pourra par exemple utiliser des solutions contenant de l'ordre de 10 à 60 % en poids de résine de polysulfone. Les polysulfones utilisées dans le cadre de la présente invention sont des résines polymères thermo- plastiques répondant à une formule générale du type: l-R 1-S-R 2-o-R 3-0- 2 5 2 1 1 7 4 -5 dans laquelle les radicaux R 1, R 2 et R 3 représentent principalement les groupes phényle, biphénol, diphényléther, etc. De telles polysulfones sont par exemple commercialisées sous les dénominations LASULF par la Société Lati Thermoplastici, STARSULTONE par la Société Eurostar, SULFOVER par la Société Doneco, ou encore UDEL par la Société Union Carbide France. Les résines polymères utilisables dans le cadre de la présente invention peuvent aussi être des poly(arylsulfones) de formule générale du type: lR -i-R 2-0-R 3-0 dans laquelle les radicaux R 1 et R 2 représentent par exemple le groupe phényle et R 3 le groupe biphénol, diphényléther, etc. De telles polysulfones sont par exemple commercialisées sous la dénomination STARSULFIDE par la Société Eurostar. Il peut également s'agir de poly(éthersulfones) répondant à une formule générale du type: o -R 1-0-R 2-0-R 3-S-R 4-0- dans laquelle les radicaux R 1,, R R 3 et R 4 représentent par exemple le groupe phényle. De telles poly(éthersulfones) sont par exemple commercialisées sous la dénomination VITREX par la Société ICI. -6- Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux modes de mise en oeuvre particulier précédemment décrits, mais il est parfaitement possible, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, d'en imaginer un certain nombre de variantes de détail. C'est ainsi que pour réaliser un motif de renforcement s'étendant de façon continue sur toute la périphérie d'une toile d'amiante de forme rectangulaire, il est possible soit de faire des imprégnations par immersion successive des quatre côtés de la toile sur la largeur désirée, soit encore de faire appel à un masque protégeant la partie centrale du diaphragme et permettant à la partie périphérique d'être consolidée par exemple par enduction ou par pistolage électrostatique. -7- REVENDICATIONS l/ Procédé de renforcement d'un diaphragme de cellule électrolytique, se présentant notamment sous la forme d'une toile d'amiante, en particulier destinée à être utilisée pour l'électrolyse alcaline de l'eau, en vue d'étancher et/ou de protéger localement ledit diaphragme, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer les opérations suivantes: imprégnation du diaphragme à l'aide d'une dissolution de résine de polysulfone dans un solvant organique suivant le motif de masque à réaliser, et consolidation de la couche de renforcement par évaporation dudit solvant. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'imprégnation consiste en une ou plusieurs opérations successives de trempage, d'enduction ou de pistolage électrostatique à l'aide d'une dissolution de résine de polysulfone faiblement concentrée. 3/ Procédé selon'la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération d'imprégnation est réalisée par enduction à la racle à l'aide d'une dissolution concentrée à consistance pâteuse de résine de polysulfone dans un solvant organique. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération d'enduction à la racle est précédée d'une imprégnation préalable à l'aide d'une dissolution faiblement concentrée de résine de polysulfone. / Procédé selon l'une des revendications l à 4, caractérisé en ce que la consolidation de la couche de renforcement par évaporation du solvant est réalisée par séchage à l'air, de préférence à une température de l'ordre de 400 C.