Brevet FR2892337A1 — publié le 20070427

La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces, telles qu'un cadre d'électrolyse, ainsi qu'un cadre d'électrolyse obtenu par ledit procédé. Lors des procédés d'électrolyse, on utilise classiquement un élément de base constituant une cellule se présentant sous la forme d'un cadre d'électrolyse soumis à une pression importante, notamment supérieure à 5 kg/cm2, et à l'action corrosive du milieu électrolyte à température de l'ordre de 100 C. Actuellement, dans la fabrication des cadres d'électrolyse, il est connu de réaliser des cadres d'électrolyse par moulage en utilisant un mastic à base de résine phénolique de type résol chargée en fibres et autres additifs, tels que notamment le silicate d'aluminium hydraté, kaolin ou autres. Le résol phénolique est une résine liquide, contenant suffisamment de fonctions méthyloles réactives pour permettre à la résine de devenir un solide au cours de réaction ultérieure. Le résol a été employé à l'origine avec des fibres d'amiante, celles-ci améliorant de façon significative la friabilité du polymère. Pour des raisons d'hygiène, et notamment de sécurité, les fibres d'amiante ont été remplacées par des fibres de verre. Cela étant, bien que très répandue, une telle solution présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, un premier handicap est dû à la présence des fibres de verre mélangées au polymère, qui réduit la durée de vie des équipements. En outre, la tenue aux chocs est plus faible. Par ailleurs, l'usinage crée, au droit des fibres, des porosités permettant des attaques chimiques. Le but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication de pièces, telle qu'un cadre d'électrolyse, qui pallie les inconvénients précités, notamment en ce qui concerne la résistance dudit cadre aux chocs et aux températures supérieures à 120 C. Un autre but de l'invention est de proposer un cadre d'électrolyse qui présente une bonne résistance mécanique et chimique, notamment au chlore et à l'acide chlorhydrique. Un autre but de la présente invention est de proposer un cadre 5 d'électrolyse dont l'usinage est facile, même à grande vitesse, sans détérioration particulière des outils, ni de la structure du cadre. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. 10 La présente invention concerne un procédé de fabrication de pièces, telles qu'un cadre d'électrolyse, notamment pour résister au chlore et à l'acide chlorhydrique. Selon l'invention, ledit cadre, en l'occurrence, est moulé par injection, en moule fermé, d'un polymère liquide pur, non armé et non chargé. 15 La polymérisation d'un tel polymère liquide pur, non armé et non chargé, permet d'obtenir un matériau homogène très résistant aux chocs. Le procédé de la présente invention peut trouver des applications, par exemple pour la fabrication de cadre d'électrolyse, notamment pour résister au chlore et à l'acide chlorhydrique, mais aussi pour 20 la réalisation de pièces de structure, notamment dans les transports, en tant que pare-chocs de véhicule ou encore pour la fabrication de conteneur ou réservoir. Selon un mode particulier de la présente invention, ledit cadre d'électrolyse est obtenu par injection réaction dudit polymère dans ledit moule. 25 Dans ce procédé, appelé RIM (de l'anglais Reaction Injection Moulding), les composants sont injectés et mélangés dans une tête de mélange sous forte pression, puis transférés dans un moule fermé, à basse pression, suivi de la polymérisation du mélange. Avec un tel procédé, il est possible de produire des pièces de 30 grandes dimensions et de formes complexes avec de faibles temps de cycle. Selon l'invention, ledit polymère liquide est injecté à température ambiante dans ledit moule dont une partie est chauffée entre 50 et 70 et l'autre partie est refroidie entre 10 et 20 C. Par exemple, on prévoit un moule présentant une matrice chauffée à environ 60 C et dont le poinçon est refroidi à environ 15 C. L'écoulement du mélange polymérisable à l'intérieur du moule doit être laminaire et on régule la température afin de maintenir une différence de températures entre les deux parties du moule. Cette différence est nécessaire pour maîtriser, et orienter la polymérisation et pour obtenir une qualité de surface prête à usiner. Grâce au procédé de la présente invention, on évite que le retrait de la matière ne se fasse de façon irrégulière, qui se traduirait par des vides en forme de feuilletage, préjudiciables lors de l'usinage. Au contraire, selon l'invention, le retrait est totalement maîtrisé et le coeur du produit moulé n'est pas feuilleté et ne présente pas de porosités. Selon un mode particulier de la présente invention, ledit polymère constituant ledit cadre d'électrolyse est obtenu à partir du dicyclopentadiène. Selon la présente invention, le polymère constituant ledit cadre d'électrolyse est le polydicyclopentadiène (PDCPD) obtenu à partir du 20 dicyclopentadiène par réaction de métathèse. Plus particulièrement, le polydicyclopentadiène est fabriqué par polymérisation par métathèse et ouverture des cycles ROMP, (de l'anglais Ring Opening Metathese Polymeration). Contrairement aux autres polymères thermodurcissables, 25 comme les polyuréthanes, les époxydes ou les polyesters insaturés, dans lesquels les propriétés de polymère dépendent des structures des prépolymères, le polymère de polydicyclopentadiène offre un matériau homogène dont les caractéristiques sont liées à celles du monomère. La résistance aux chocs du polydicyclopentadiène est excellente, ce qui est dû à 30 la réticulation des chaînes de polymères. Les caractéristiques de ce polymère (PDCPD) sont résumées au tableau ci-dessous : Propriétés Valeur Densité 1,03 g/cm3 Résistance à la traction 45 g/cm3 Module d'élasticité en traction 1930 N/mm2 Résistance au choc izod 3,3 J/cm à 25 C 1,3 J/cm à -40 C 4% Elongation à l'amorce de rupture 25 0/0 Elongation à la rupture 165 C Température de transition vitreuse Température de déformation à la chaleur/charge 1,85 115 C N/mm2 Coefficient de dilatation linéaire 32.10E3K' Constante diélectrique (à 1 MHz) 2,66 Facteur de dissipation (à 1 MHz) 3,15.10-3 Absorption d'eau (3 mois 105 C) 0,05 0/0 Un autre avantage du polymère polydicyclopentadiène est le fait qu'il n'a pas besoin d'agent démoulant, car il est de nature polyoléfinique. Par ailleurs, ce type de polymère présente l'avantage supplémentaire d'un matériau isotrope en raison de l'absence des renforts, de type fibres, ou charges minérales. Une fois le cadre d'électrolyse obtenu, celui-ci peut être usiné à grande vitesse afin de lui donner sa géométrie définitive, sans détérioration particulière des outils. On peut ainsi réaliser des nervures, des variations d'épaisseur de 2 mm à plusieurs centimètres, des perçages selon les exigences de rigidité et de fonctionnalité. La présente invention concerne en outre un cadre d'électrolyse, notamment pour résister au chlore et à l'acide chlorhydrique, 15 obtenu selon le procédé décrit ci-dessus. Ce cadre peut être constitué d'une seule pièce, donc monolithique. 4 5 10 En effet, le polydicyclopentadiène (PDCPD) est un polymère apte à être utilisé pour réaliser des objets d'une seule pièce. Ce polymère présente en outre une bonne tenue aux chocs à basse température et à haute température, en général supérieure à 120 C. Selon un mode particulier de la présente invention, on peut obtenir un cadre d'électrolyse, tel que décrit dans la présente invention, présentant une épaisseur de 10 cm au moulage, une largeur et une longueur de l'ordre de 2 mètres, présentant une bonne homogénéité dans la masse, sans feuilletage. Naturellement, d'autres modes de mise en oeuvre, à la portée de l'homme de l'art, auraient pu être envisagés sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièces, telles qu'un cadre d'électrolyse, notamment pour résister au chlore et à l'acide chlorhydrique, caractérisé en ce que ledit cadre est moulé par injection, en moule fermé, d'un polymère liquide pur, non armé et non chargé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cadre d'électrolyse est obtenu par injection réaction dudit polymère dans ledit moule 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit polymère liquide est injecté à température ambiante dans ledit moule dont une partie est chauffée entre 50 et 70 C et l'autre partie est refroidie entre 10 et 20 . 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit polymère constituant ledit cadre d'électrolyse est obtenu à partir du 15 dicyclopentadiène. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit polymère constituant ledit cadre d'électrolyse est le polydicyclopentadiène. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le polydicyclopentadiène est obtenu à partir de dicyclopentadiène par réaction de 20 métathèse. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit cadre d'électrolyse est usiné à grande vitesse afin de lui donner sa géométrie définitive. 8. Cadre d'électrolyse, notamment pour résister à l'acide 25 chlorhydrique, obtenu selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une seule pièce. 9. Cadre d'électrolyse selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il présente une épaisseur de 10 cm au moulage.