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Procédé de fabrication d'objets façonnés en masses de matières fibreuses imprégnées.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication, par moulage d'objets façonnés en masses de matières fibreuses imprégnées; il s'agit ici de préférence de fabriquer ces objets façonnés en corps fibreux imprégnés, de nature simple, tels que des plaques, des bandes, des nappes, des blocs, etc., par pressage ou étirage d'une façon semblable à celle dont on obtient dans l'industrie des métaux, des objets façonnés par pressage et étirage des tôles etc..
Pour l'usinage de masses de matières fibreuses dans l'industrie de pressage, l'emploi d'un tel procédé n'était pas connu jusqu'ici, et il ne paraissait pas non plus possible, parce que les masses de matières fibreuses imprégnées dont on disposait à cet effet ne possédaient aucune extensibilité ou malléabilité, et ne pouvaient donc pas être travaillées de cette manière.
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On a trouvé maintenant que l'on réussit à résoudre ce problème, lorsqu'on emploie une telle matière fibreuse sous forme de corps fibreux de configuration simple, notamment, essentiellement sous forme de plaques, bandes, nappes, blocs, etc.., ayant reçu ou absorbé le liant aussi à l'intérieur même des fibres, et ne le cédant donc plus, ou ne le cédant que très difficilement lors même qu'on emploie une haute pression de pressage. Avec la matière ainsi traitée, il ne se produit point d'agglutination des fibres individuelles avant le pressage, et le résultat en est que le déplacement de matière nécessaire pour l'étirage et le pressage devient possible. Des corps de matière fibreuse de ce genre pourront alors être étirés ou pressés à l'aide d'outils à mouler, et être ainsi transformés en produits définitifs désirés.
L'incorporation du liant dans les fibres peut avoir lieu aussi bien avant qu'après leur mise en forme de corps composé fibreux, c'est-à-dire de plaque, bande, etc.., mais il est ordinairement préférable que l'incorporation du liant dans la matière fibreuse ait lieu après la mise en forme de corps composé fibreux.
Dans la réunion de ces fibres sous forme de corps fibreux, il est important de veiller à ce que l'on obtienne une structure peu serrée, extensible, comme cela pourra se faire par feutrage léger, tissage lâche, etc.., des fibres. La laxité ou l'extensibilité de la structure fibreuse sont de la plus grande importance au point de vue de la résistance de la masse et de la possibilité d'un déplacement de matière lors de l'étirage ou du pressage à l'aida:des outils à mouler ou à presser. Elles donnent aussi la possibilité d'une distribution la plus fine imaginable du liant dans la masse fibreuse, et elles empêchent une agglutination
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des fibres par le liant, favorisant ainsi le déplacement de matière nécessaire dans le procédé d'étirage ou de pressage., tout en ménageant la cohésion de la matière.
Pour atteindre le même but, il peut être avantageux d'utiliser pour l'imprégnation des fibres, des liants qui, après le séchage, avant ou après le pressage, développent des gaz, lors du chauffage, ce qui également favorise un déplacement de matière lors de l'étirage ou du pressage.
Dans le même but, on pourra avant, pendant ou après l'imprégnation de la masse fibreuse, incorporer à coté des liants, d'autres substances qui rendent possible un tel dégagement de gaz.
D'un autre côté, on a trouvé que pour la fabrication d'objets façonnés par étirage ou pression selon la présente invention, il est particulièrement important d'employer une matière fibreuse qui aura été soumise à un traitement préalable mécanique ou chimique en vue d'augmentation de la plasticité, de l'élasticité et du pouvoir d'absorption des fibres.
Avec l'emploi de fibres traitées préalablement de cette façon, on réussit à obtenir des masses de matières fibreuses imprégnées, et notamment des bandes, plaques, etc., imprégnées, par suite d'un déplacement de matière qui se produit, des objets façonnés de nature quelconque, par exemple des objets à parois minces, tels que des récipients ou corps creux sans soudure, à paroi mince et de grande hauteur, ou d'autres objets semblables, présentant des coefficients d'élasticité et de résistance extraordinairement élevés. En même temps cette fabrication réussit avec une économie considérable de matière et de poids. Avec l'emploi des masses fibreuses stratifiées usuelles, il n'est pas possible d'obtenir de ces produits de qualités égales.
Il est remarquable que les masses à travailler selon la présente invention supportait
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exercée par la presse, non seulement dans la direction de la pression, mais aussi en direction contraire, sans abandon de la liaison des fibres, ni de la liaison de celles-ci avec les liants, ce qui n'était pas le cas avec les corps stratifiés en papier ou en tissu, en usage jusqu' ici. Ces corps, contrairement aux corps selon l'invention, ne présentent aucune plasticité ni extensibilité, et c'est pour cela qu'avec les matières connues, l'exécution d'un procédé de pressage ou d'étirage à la faqon de celui d'usage pour l'usinage de la tôle métallique est absolument impossible.
Par le procédé selon l'invention on réussit à fabriquer des objets pressés de nature la plus compliquée. Avec cela, les corps pressés d'après le nouveau procédé possèdent une résistance incomparablement plus grande, cela d'une grandeur que l'on ne pouvait jusqu' ici tout auplus obtenir qu'avec des corps stratifiés à base de tissus de la plus grande valeur, sous forme de produits finis lisses, unis, tels que des plaques, des tubes enroulés, des cylindres, etc..
Si la matière fibreuse doit d'abord être mise sous forme de bandes, de nappes, de plaques, de blocs, etc., le traitement préalable dont il s'agit pourra se faire avant, pendant ou après cette mise en forme, c'est-à-dire la réunion des fibres pour la réalisation de la structure fibreuse. L'imprégnation des matières fibreuses se fera alors convenablement arbres la mise en forme de corps composé fibreux, c'est-à-dire en forme de bandes, plaques,etc.
Par le traitement préalable en question, lequel a pour but une augmentation de l'élasticité, de la plasticité et du pouvoir d'absorption des fibres, il se produit régulièrement une mise à nu totale ou partielle de la substance structurale des fibres, autant que cela soit possible avec l'espèce de fibres utilisée; il se pro-
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duit éventuellement un renforcement de la substance fibreuse restante, par changement de sa forme. Evidemment ce traitement préalable doit avoir lieu de façon que, lors de la mise à nu de la substance structurale, le pouvoir de résistance mécanique des fibres ne soit pas diminuée sensiblement.
Ce traitement préalable offre encore l'avantage particulier que, lors de l'imprégnation, le liant puisse se lier très intimement avec la substance structurale des fibres, de faqon qu'en évitant un excès de liant, il ne se produit pas de séparation ultérieure des deux, lors même que l'on emploie de fortes pressions de presse par le traitement préalable, on pourra en même temps obtenir une résistance chimique particulière, par exemple contre des acides ou des alcalis, selon les agents employés à ce traitement préalable des fibres.
Tandis qu'avec la modification de forme de la substance structurale des fibres opérée par le traitement préalable, on obtient une augmentation de la résistance de la masse contre les efforts mécaniques qui se produisent lors du pressage, l'établissement de la structure fibreuse est d'une importance particulière pour l'obtention d'une matière de forte extensibilité qui, par suite de l'imprégnation avec le liant, acquiert des propriétés élastiques coriacées.
Avec cela il convient de faire observer que, par cette imprégnation, il est possible de provoquer des phénomènes de gonflement de la substance structurale des particules fibreuses individuelles, par suite desquels une structu- re fibreuse, primitivement peu serrée, est transformée en une structure fibreuse plus serrée, extrêmement ferme, immédiatement après l'imprégnation et cela déjà à l'état humide, augmentant additionnellement les propriétés déjà données antérieurement au corps de matière fibreuse, pour
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le travail de pressage.
Pour l'exécution du procédé, on pourra en principe utiliser toutes espèces de fibres, aussi bien d'origine animale que d'origine végétale; le choix pourra se faire selon le but visé dans chaque cas spécial. On pourra aussi employer différentes espèces de fibres en mélange ou les unes à coté des autres, et l'on pourra en même temps employer des fibres minérales, artificielles ou autres semblables. Selon les propriétés, la longueur et la résistance spécifique de l'espèce de fibres que l'on utilise, la résistance di corps façonné de départ (plaque, bande, etc.) pour l'exécution du travail de changement de forme pourra changer lors du pressage donnant le produit final, et avec cela le coefficient de résistance de ce dernier pourra changer également.
Parmi les espèces de fibres d'origine végétale conviennent pour le nouveau procédé, particulièrement les ligno-celluloses et les pecto-celluloses, mais on pourra pourtant employer aussi toutes autres espèces de fibres.
Le traitement préalable des différentes espèces de fibres dépend de la substance fibreuse en présence.
Il pourra se faire par des moyens physiques ou mécaniques connus ou par des moyens chimiques, ou encore par l'emploi des deux moyens à la fois. La mise à nu totale ou partielle de la substance structurale ainsi obtenue, s'opère en éliminant les matières étrangères, telles que des graisses, des huiles, des résines, etc.., qui adhèrent aux fibres.
Comme moyens de traitement préalable mécaniques, on pourra utiliser tous appareils connus pour l'extraction de fibres textiles, la matière fibreuse étant soumise au traitement préférablement à l'état humide, et aussi chauffée ou traitée par la vapeur. Comme agent de traitement préalable chimique, il s'agit d'une part d'agents à effet d'oxyda-
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tion, comme par exemple l'acide hypochlorique, des peroxydes, des par-sels, etc., d'autre part d'agents à effet de réduction, tels que l'acide sulfureux, ses sels solubles ou autres composés, les composés sulfosodiques, les composés de l'aldéhyde formique et du soufre, etc.; de plus, des composés à action alcaline ou acide, tels que des alcalis libres ou des sels alcalins, des acides libres ou des sels acides.
Le choix des agents à employer et l'ordre dans lequel on les emploie dépendent aussi bien de la matière de départ utilisée, que de la forme et de la résistance avec lesquelles on désire obtenir les objets en matière fibreuse.
Les agents de traitement chimique sont employés sous une forme liquide appropriée, par exemple en solution ou en émulsion, et les fibres sont traitées par ces agents à chaud ou à froid, avec ou sans pression, éventuellement aussi dans le vide. Avec beaucoup d'espèces de fibres, on pourra aussi se servir d'agents de trai- . tement préalable adsorbants. Pour le choix des agents de traitement préalable et pour la façon dont on les utilise, il est dans tous les cas d'importance que les produits chimiques qui conviennent pour les fibres en présence et qui déterminent la mise à nu de leur substance structurale, soient employés sous une forme et à un degré de concentration avec lesquels la résistance de ladtte substance ellemême ne soit pas détruite. Sous ce rapport, les points de vue sont les mêmes que pour la mercerisation du coton.
Avec certaines espèces de fibres, comme par exemple les pectocelluloses, on obtient au traitement préalable - notamment aussi en employant des agents réducteursaprès l'élimination des substance cuticulaires troublantes, un resserrement de la substance structurale avec un rétré-
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cissement simultané du canal intérieur des fibres, ce qui pourra déterminer un renforcement considérable de la solidité des fibres.
L'augmentation du pouvoir d'absorption obtenue par le traitement préalable des fibres, et par lequel pouvoir l'union ultérieure, intime et inséparable, de celles-ci avec le liant est favorisée, peut encore être renforcée par un traitement subséquent spécial. Si l'on traite les fibres par des agents alcalins ou acides, on obtient en outre une résistance particulière de la substance fibreuse contre les alcalis ou les acides.
Par répétition à plusieurs reprises du procédé de traitement préalable, où dans les intervalles la masse fi- breuse pourra éventuellement être séchée de nouveau, ainsi que par imprégnation avec des produits chimiques appropriés, etc., on pourra obtenir une insensibilité particulière de la masse fibreuse à l'humidité de l'air, à l'eau, à des influences thermiques, à l'inflammabilité, etc., sans que pour cela se trouvent annihilées les qualités fondamentales de la substance fibreuse obtenues par le traitement préalable ci-dessus mentionné, et particulièrement leur pouvoir d'absorption en présence du liant.
Bien que le traitement préalable des fibres en vue de la mise à nu de la substance structurale puisse avoir lieu après leur mise en forme de pla ques, nappes, bandes, blocs, etc., il est pourtant préférable de procéder à ce traitement déjà avant, donc pendant que les fibres se trouvent encore à l'état libre. La mise en forme des fibres ainsi préalablement traitées s'effectue alors de préférence à l'état humide, en employant des procédés voulus quelconques en soi connus, par exemple mécaniquement selon le principe du feutrage, par le procédé de coulée, d'aspiration ou de
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pressage, et encore par centrifugeage, ete..
L'essentiel est que l'on obtienne une liaison peu serrée, mais aussi uniforme et fere que possible, qui, d'une part, donne la possibilité d'une imprégnation parfaite de ce produit fibreux, et qui, d'autre part, présente une structure fibreuse de grande extensibilité, cela indépendamment de son épaisseur. La fabrication de ce produit fibreux peut se faire aussi avec des fibres chauffées ou avec des liquides chauds, convenant particulièrement pour le procédé de feutrage, en première ligne l'eau.
Dans de grandes pièces de matière fibreuse ainsi obtenues, on pourra pas estampage, découpage, etc., tirer de plus petits corps fibreux, cela aussi avant l'imprégnation, de sorte qu'il est possible de travailler à nouveau les déchets qui ne concernent que la matière fibreuse et non pas le liant. On pourra confectionner de ces produits fibreux à volonté avec des espèces de fibres de la même sorte ou aussi en mélange avec des fibres d'autres sortes.
Dans ce dernier cas, on pourra utiliser aussi en même temps des fibres qui tantôt ne réagissent pas chimiquement sur les agents employés au traitement préalable, tantôt n'auront pas du tout été soumis à un traitement préalable, mais qui sont propres à communiquer au produit final des propriétés particulières, comme c'est le cas par exemple avec l'asbeste, en ce qui concerne l'augmentation de la résistance à la chaleur et de l'incombustibilité. Aux fibres ou aux mélanges de fibres, préférablement à l'état humide, on pourra ajouter avant ou au moment même de l'établissement de la liaison des fibres, des matières de remplissage, ccmme par exemple du kaolin, du talc, de la farine de bois, du mica en poudre, de la coudre d'asbeste, des terres colorantes ou des couleurs organiques.
On pourra également ajouter les agents spéciaux ci-dessu mention-
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D'un autre côté on pourra à la place de ces substances ou à côté d'elles ajouter des matières ou des mélanges de matières qui sont à même d'absorber et de rendre inoffensifs les excédents de gaz qui pourraient agir nuisiblement, comme par exemple des agents d'adsorption pouvant lier l'acide carbonique ou d'autres gaz, tels que la chaux, ou des agents réducteurs pour la fixation de l'oxygène etc.., tels que l'oxyde de fer et d'autres oxydes métalliques.
Pour le dégagement de gaz on pourra particulièrement rendre utiles les éléments renfermés dans les résines artificielles par suite de leur mode de fabrication, tels que l'eau, l'aldéhyde formique en excès, les restes de dissolvants facilement volatilisables, etc., qui, lors du chauffage dans la presse, sa vaporisent ou passent à l'état de gaz. Comme additions qui tout particulièrement dégagent des gaz, on pourra utiliser celles qui, comme le carbonate d'ammonium, se décomposent totalement ou partiellement dans la chaleur, en formant des produits gazeux..
On évitera convenablement autant que possible l'emploi d'additions qui pourront exercer une action collante sur les particules de fibres, et qui par conséquent pourront annihiler ou rendre plus ou moins inactives des propriétés fondamentales pour l'imprégnation ultérieure.
Les produits à base de matières fibreuses ainsi obtenus peuvent présenter des formes d'exécution voulues quelconques, et ils n'auront pas besoin de se rapprocher de la forme finale à donner aux pièces pressées. Ils peuvent être d'une seule pièce ou bien se canposer de plusieurs pièces superposées ou juxtaposées, sous forme de plaques ou bandes, enroulées sans fin en spirale, pliées et pourvues de pièces ajoutées, présentant des parties en recouvrement, des rallonges, etc., pour permettre de former sur les corps ou objetsfinis, des bordures spéciales, des renflements, des
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arêtes, etc.
- Les différentes parties des pièces fibreuses sont ensuite soudées par le pressée de façon à former un total présentant un caractère d'unité, et cela de façon que la structure fibreuse uniforme reste conservée dans tout le produit final.
L'imprégnation des corps en matière fibreuse sous forme de bandes, nappes, plaques, blocs, etc., s'effec- tue préférablement après séchage préalable, et cela éventuel- lement aussi à l'état chauffé, de façon voulue quelconque par injection, immersion, arrosage, etc.. Il est important d'observer la consistance de l'agent d'imprégnation ainsi que sa température, car selon leur condition il est possible d'utiliser encore dans le procède d'imprégnation, le pouvoir de gonflement de la substance fibreuse. Par de tels phénomè- nes de gonflement du corps de matières fibreuses, on obtient une condensation de la structure fibreuse et de la liaison des fibres, de sorte que le produit prend un caractère de cuir ou de feutre de grande résistance et extensibilité.
L'imprégnation de corps de matières fibreuses
Se en plusieurs pièces pourra/faire avec des agents d'imprégna- tion de consistance variée ou de nature variée; ainsi par exemple des pièces fortement imprégnées et des pièces fai- blement imprégnées peuvent alterner pour rendre ainsi possi- ble des déplacements de matières spéciales lors du pressage.
Selon la consistance de l'agent d'imprégnation employé, et selon la quantité de cet agent incorporée dans la substance fibreuse, se règle la plasticité du corps fibreux, et un bon dosage est donc rendu possible si l'on observe une durée d'action déterminée, ainsi que la capacité d'absorption de la substance fibreuse.
L'imprégnation des fibres préalable- ment traitées pourra être entreprise éventuellement aussi déjà avant la confection du produit fibreux à soumettre au
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Pour l'imprégnation on pourra employer toutes substances propres à servir de liants selon les exigences de l'emploi auquel on destine le produit final, à l'état liquide, dissous, émulsionné, fondu, etc., telles que notamment les résines naturelles et artificielles, des huiles oxydantes, des bitumes, des produits albumineux, des dérivés de la cellulose, le caoutchouc naturel ou artificiel, le latex de caoutchouc, le caoutchouc durci ou souple, ou des mélanges de ces matières.
L'imprégnation peut se faire à chaud ou à froid, avec ou sans pression, et cela à plusieurs périodes séparées aussi les unes des autres par séchage dans les intervalles, éventuellement avec emploi d'agents d'imprégnation de consistance et de nature variées. Ces agents d'imprégnation peuvent être employés ensemble avec des agents de glissement, comme par exemple des liants pulvérulents, le talc, etc., qui tiennent compte des efforts spéciaux exercés lors du pressage du corps en matière fibreuse, ou l'on pourra appliquer ces substances lors de 1imprégnation ou à la suite de celle-ci, avant le séchage.
Parmi les résines artificielles pouvant être utilisées comme agents d'imprégnation, on peut citer comme étant bons par exemple les produits de condensation du crésol et du phénol avec la formaldéhyde, les résines artificielles à base d'urée ou de thio-urée, les raines d'acides multivalents avec des alcools multivalents, etc. parmi les produits albumineux, il s'agit particulièrement des caséines et des protéines, et parmi les dérivés de la cellulose se présentent par exemple la nitrocellulose ou la cellulose acétylée, isolément ou en commun avec des agents d'amollissement ou de conservation de l'état mou connus.
Comme liants propres à dégager, étant chauffés, après le séchage, avant ou pendant le pressage, des gaz ou vapeurs qui favorisent un déplacement de matière, on pourra
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prendre en considération par exemple des résines artificielles solubles dans l'eau, ou bien des résines artificielles qui ne sont pas entièrement condensées et qui, lors du chauffage, expulsent sous forme de vapeur l'eau@-qui se forme.
Pour obtenir des produits finis colorés, on pourra ajouter aux fibres détachées avant d'en établir la liaison, aux matières fibreuses ou aux agents d'imprégnation, des matières colorantes de toutes sortes et convenablement celles qui entrent en solution. Lorsqu'on emploie pour un produit fini, des corps de matière fibreuse en plusieurs pièces, celles-ci peuvent être colorées différemment et donner ainsi un produit final polychrome. On pourra aussi fabriquer des produits de plusieurs couleurs en imprégnant à plusieurs reprises les corps de matières fibreuses de liants renfermant des matières colorantes de différentes couleurs, ou encore en anpliquant différentes couleurs séparement, avant ou après l'imprégnation des corps fibreux à l'aide des liants.
On pourra ainsi obtenir des effets colorants spéciaux, Dans le produit final les couleurs apparaissent alors comme étant placées sous un vernis. On pourra de cette façon, à l'aide de clichés appropriés ou encore par projection des couleurs, appliquer des dessins, ornements, etc., en couleurs sur les objets en matière fibreuse. Dans la fabrication de ces produits multicolores, il convient d'effectuer chaque fois un séchage avant l'application d'une nouvelle couleur, de sorte que les différentes couleurs, sans se confondre, puissent s'imprimer les unes sur les autres ou les unes au-dessus des autres.
L'imprégnation est suivie par le séchage des corps en matière fibreuse, qui peut se faire à l'air, dans des fours, dans des séchoirs à vide, etc.; les éléments des
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agents d'imprégnation qui s'évaporent pourront être récupérés par l'emploi de condenseurs. Le degré de séchage dépend de la nature de la fibre utilisée et de l'agent d'imprégnation.
L'étirage ou pressage des pièces pourra se faire par des procédés de façonnage ou moulage à la presse ordinaires, convenablement en utilisant simultanément la chaleur et la pression. On pourra aussi procéder à plusieurs étages et éventuellement sans chauffage, par exemple avec des corps de matière fibreuse chauffés au préalable. Avec l'emploi du pressage à chaud, les produits finis sortent du moule de pression avec un haut lustre, et ils sont alors entièrement achevés. En étirant ou pressant, on pourra de façon usuelle introduire dans les corps finals, des parties métalliques et des garnitures en métal de nature appropriée.
On pourra également en des endroits appropriés introduire à la pression des garnitures d'autres matières voulues quelconques, par exemple de matières fibreuses non imprégnées à effet absorbant spongieux en présence de quantités d'agents d'imprégnation en excès éventuellement prévues.
Pour que les gaz qui se dégagent, intentionnelle. ment ou inintentionnellement lors de l'étirage ou du pressage puissent partir sans encombre et sans ventilation spéciale, il peut être pratique de soumettre à la pression des morceaux de matière fibreuse liée imprégnée, plus petits que la base de l'objet à fabriquer, de sorte qu'en introduisant ces morceaux dans le moule de pression, il reste un espace libre pour l'échappement des gaz qui se dégagent, cet espace étant ensuite, au moment où la pression s'exerce, rempli par la matière étirée ou pressée.
Dans le même but, on pourra aussi dans les cas où les pièces pressées se confectionnent par réunion ou soudure de deux ou plusieurs morceaux de matière fibreuse imprégnée, procéder de façon que les différents morceaux soient chacun plus petits que la base de l'objet à
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fabriquer.
Les produits finis fabriqués selon l'invention présentent des coefficients de résistance mécanique maximum, par exemple une résistance à la flexion par choc de 25 cm.kg. par centimètre carré et au-dessus, et représentent une classe particulière de corps façonnés de première qualité. Il est possible d'obtenir par exemple des caisses ou boites à parois très minces, etc., d'une très grande résistance à la flexion par choc et élasticité. On pourra fabriquer des objets pressés, depuis les dimensions les plus petites jusqu'aux plus grandes, impossibles d'exécuter jusqu'ici.
Avec la résistance à la rivure du produit final, l'emploi du procédé convient particulièrement fort bien dans les industries - comme par exemple dans la construction de wagons, de navires, de carosseries, d'avions, et dans l'électrotechnique,- où les plus hautes exigences mécaniques sont imposées aux éléments de construction. Le nouveau procédé est également applicable avec avantage dans tous autres domaines de l'industrie du pressage ou de l'emboutissage, notamment où l'économie de matière a de l'importance et où l'on désire en même temps une grande solidité. L'élasticité des produits obtenus est si grande qu'une destruction par déchirement, même avec incorporation de parties métalliques assez grandes à coefficients de dilatation très différentes, n'a pas lieu.
Dans l'exécution du procédé, on pourra par exemple opérer de la façon suivante : On additionne du coton d'une quantité d'eau approximativement 30 fois plus grande, et l'on traite le mélange par des outils à agiter, dans des appareils de lavage, éventuellement avec écrasement par rouleaux ou autres dispositifs semblables, à une température de 50 degrés centigrades, pendant 4 à 5 heures. Selon l'impureté
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une proportion allant jusqu'à 10 pour cent du liquide de lavage. Aprs évacuation du liquide impur, la masse fibreuse restante est lavée à plusieurs reprises, jusqu'à ce qu'elle ait atteint le degré de pureté voulue. La masse fibreuse peut alors, immédiatement ou après l'élimination de l'eau dans une centrifuge, être transportée dans une machine de feutrage, où elle est mise en forme de bande ou de nappe.
Le produit fibreux ainsi obtenu est alors séché à une température. augmentée. Puis l'imprégnation a lieu. Pour celle-ci on emploie par exemple, en solution aqueuse ou alcaline, un produit de condensation initiale obtenu de manière connue par l'action de l'aldéhyde formique sur des phénols. On fait passer la bande de matière fibreuse à travers la solution. Selon la durée du séjour de la bande dans la solution de l'agent d'imprégnation, et selon la concentration de cette solution, une quantité plus ou moins grande du liant sera absorbée à l'intérieur des fibres. Avec l'emploi d'une solution de l'agent d'impression à 50 %, on arrive par exemple à des masses de matières.fibreuses imprégnée qui renferment de 30 à 35 % de.résine artificielle. La bande de matière fibreuse imprégnée est alors séchée de nouveau, éventuellement dans le vide.
Le produit est alors prêt pour le pressage. A cet effet on découpe éventuellement par estampage, dans la bande de matière fibreuse, des morceaux de forme et de grandeur appropriées, et on les place dans le moule de pression. Ces morceaux doivent présenter une surface moins grande que la surface totale des pièces pressées à fabriquer, de façon qu'une partie du moule, au moment de la mise en place des morceaux de matière fibreuse imprégnée, reste encore libre pour recevoir de la matière, afin de tenir compte du déplacement de matière lors de l'étirage ou du pressage.
A la place de coton, on pourra de façon correspondante soumettre au traitement des matières fibreuses de
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toute autre espèce quelconque. Selon la nature spécifique de la matière fibreuse, on choisira la concentration et la composition du liquide de lessivage, le traitement mécanique, la température et la durée des bains les plus convenables dans chaque cas.
Par application des agents de traitement chimiques ci-dessus mentionnés, il est possible d'obtenir dans une mesure encore plus étendue l'élimination des éléments indésirables ainsi que de la cuticule des fibres. On pourra, par exemple, procéder à un traitement préalable du chanvre par une solution de savon de résine qui renferme 100 parties de colophane, 25 parties de soude caustique et 1000 parties d'eau. Avec cette solution de savon de résine, on fait cuire la masse fibreuse pendant 4 à 5 heures, préférablement dans une chaudière fermée. Le traitement ultérieur s'opérera ensuite domme il a été décrit ci-dessus pour le coton.
- REVENDICATIONS -
1- Procédé de fabrication d'objets façonnés en matières fibreuses imprégnées de liants, caractérisé en ce que la matière fibreuse, laquelle a absorbé le liant aussi à l'intérieur même de la substance fibreuse, est mise en forme de corps composé ou agrégat de fibres extensible, particulièrement en forme de plaques, bandes, nappes, blocs, etc., et portée à la forme définitive désirée par le moyen d'outils de pression qui l'étirent ou le pressent en effectuant un déplacement de matière.
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Process for the manufacture of articles shaped in masses of impregnated fibrous materials.
The present invention relates to a manufacturing process, by molding shaped articles into masses of impregnated fibrous materials; this preferably involves making such shaped articles into impregnated fibrous bodies, of a simple nature, such as plates, bands, webs, blocks, etc., by pressing or stretching in a manner similar to that in which shaped articles are obtained in the metal industry by pressing and drawing sheets, etc.
For the machining of masses of fibrous materials in the pressing industry, the use of such a method was not known hitherto, and it did not appear possible either, because the masses of impregnated fibrous materials available for this purpose did not have any extensibility or malleability, and therefore could not be worked in this way.
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It has now been found that this problem is successfully solved when such a fibrous material is employed in the form of fibrous bodies of simple configuration, in particular, essentially in the form of plates, bands, webs, blocks, etc., having received or absorbed the binder also inside the fibers, and therefore no longer yields it, or yields it only with great difficulty even when a high pressing pressure is used. With the material thus treated, no agglutination of the individual fibers occurs prior to pressing, and the result is that the displacement of material required for stretching and pressing becomes possible. Bodies of fibrous material of this type can then be stretched or pressed with the aid of molding tools, and thus be transformed into the desired final products.
The incorporation of the binder into the fibers can take place both before and after their shaping into a fibrous compound body, i.e. plate, tape, etc., but it is ordinarily preferable that the incorporation of the binder into the fibrous material takes place after the forming of the fibrous compound body.
In uniting these fibers in the form of fibrous bodies, it is important to ensure that a loosely tight, extensible structure is obtained, as can be achieved by light felting, loose weaving, etc., of the fibers. The laxity or extensibility of the fibrous structure is of the greatest importance from the point of view of the strength of the mass and the possibility of displacement of material during stretching or pressing with aid: molding or pressing tools. They also provide the possibility of the finest possible distribution of the binder in the fibrous mass, and they prevent clumping.
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fibers by the binder, thus promoting the movement of material necessary in the drawing or pressing process, while preserving the cohesion of the material.
To achieve the same goal, it may be advantageous to use for the impregnation of the fibers, binders which, after drying, before or after pressing, develop gases during heating, which also promotes movement of material. when stretching or pressing.
For the same purpose, it is possible, before, during or after the impregnation of the fibrous mass, to incorporate, alongside the binders, other substances which make such a release of gas possible.
On the other hand, it has been found that for the manufacture of shaped articles by stretching or pressing according to the present invention, it is particularly important to employ a fibrous material which has been subjected to a mechanical or chemical pretreatment with a view to increased plasticity, elasticity and absorbency of fibers.
With the use of fibers previously treated in this way, it is possible to obtain masses of impregnated fibrous materials, and in particular impregnated bands, plates, etc., as a result of material displacement which occurs, of the shaped articles. of any kind, for example thin-walled objects, such as seamless, thin-walled, tall containers or hollow bodies, or other similar objects, exhibiting extraordinarily high coefficients of elasticity and strength. At the same time this production succeeds with a considerable saving in material and weight. With the use of the usual layered fibrous masses, it is not possible to obtain these products of equal qualities.
It is remarkable that the masses to be worked according to the present invention supported
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exerted by the press, not only in the direction of the pressure, but also in the opposite direction, without giving up the binding of the fibers, nor of the binding of them with the binders, which was not the case with the laminated bodies of paper or cloth in use heretofore. These bodies, unlike the bodies according to the invention, do not exhibit any plasticity or extensibility, and that is why, with the known materials, the execution of a pressing or stretching process in the manner of that of Use for machining sheet metal is absolutely impossible.
By the process according to the invention it is possible to manufacture pressed objects of the most complicated nature. With this, the bodies pressed according to the new process possess an incomparably greater resistance, this of a magnitude which hitherto at most could not be obtained except with laminated bodies based on fabrics of the greatest. value, in the form of smooth, united finished products, such as plates, coiled tubes, cylinders, etc.
If the fibrous material must first be formed into strips, webs, plates, blocks, etc., the pre-treatment in question may be carried out before, during or after this shaping, this is that is to say the union of the fibers to produce the fibrous structure. The impregnation of the fibrous materials will then take place suitably shafts forming a fibrous compound body, that is to say in the form of bands, plates, etc.
By the pre-treatment in question, which aims to increase the elasticity, plasticity and absorption power of the fibers, there regularly occurs a total or partial exposure of the structural substance of the fibers, as much as this is possible with the species of fibers used; he is pro-
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possibly leads to a strengthening of the remaining fibrous substance, by changing its shape. Obviously this pretreatment must take place in such a way that, when the structural substance is exposed, the mechanical strength of the fibers is not significantly reduced.
This pretreatment also offers the particular advantage that, during the impregnation, the binder can bind very intimately with the structural substance of the fibers, so that, by avoiding an excess of binder, no subsequent separation takes place. of the two, even when one employs strong press pressures by the pretreatment, one will be able at the same time to obtain a particular chemical resistance, for example against acids or alkalis, according to the agents employed in this pretreatment of the fibers .
While with the modification of the shape of the structural substance of the fibers effected by the pretreatment, an increase in the resistance of the mass against the mechanical forces which occur during pressing is obtained, the establishment of the fibrous structure is d 'of particular importance for obtaining a material of high extensibility which, as a result of impregnation with the binder, acquires coriac-like elastic properties.
With this it should be observed that, by this impregnation, it is possible to cause phenomena of swelling of the structural substance of the individual fibrous particles, as a result of which a fibrous structure, initially not very tight, is transformed into a fibrous structure. tighter, extremely firm, immediately after impregnation and this already in the wet state, additionally increasing the properties already given previously to the body of fibrous material, for
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pressing work.
For carrying out the process, we can in principle use any species of fibers, both of animal origin and of plant origin; the choice may be made according to the aim sought in each special case. It is also possible to use different species of fibers in a mixture or next to each other, and at the same time it is possible to use mineral, artificial or other similar fibers. Depending on the properties, the length and the specific resistance of the species of fibers that are used, the resistance of the starting shaped body (plate, strip, etc.) for the execution of the shape change work may change during the process. of the pressing giving the final product, and with that the resistance coefficient of the latter may also change.
Among the species of fibers of plant origin are suitable for the new process, particularly lignocelluloses and pecto-celluloses, but it is nevertheless possible to use all other species of fibers.
The pre-treatment of the different species of fibers depends on the fibrous substance present.
It can be done by known physical or mechanical means or by chemical means, or by the use of both means at the same time. The total or partial exposure of the structural substance thus obtained takes place by removing foreign matter, such as greases, oils, resins, etc., which adhere to the fibers.
As mechanical pretreatment means, it is possible to use any known apparatus for extracting textile fibers, the fibrous material being subjected to the treatment preferably in the wet state, and also heated or treated with steam. As chemical pre-treatment agent, it is on the one hand agents with an oxidative effect.
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tion, such as for example hypochloric acid, peroxides, par-salts, etc., on the other hand of agents with a reducing effect, such as sulfurous acid, its soluble salts or other compounds, sulfosodium compounds , compounds of formaldehyde and sulfur, etc .; in addition, compounds with an alkaline or acidic action, such as free alkalis or alkali salts, free acids or acid salts.
The choice of the agents to be employed and the order in which they are employed depend both on the starting material used and on the shape and the resistance with which it is desired to obtain the articles of fibrous material.
The chemical treatment agents are used in a suitable liquid form, for example in solution or in emulsion, and the fibers are treated with these agents hot or cold, with or without pressure, optionally also in vacuum. With many species of fibers, it is also possible to use treatment agents. previously adsorbents. In the choice of pretreatment agents and in the way in which they are used, it is in all cases important that the chemicals which are suitable for the fibers present and which determine the exposure of their structural substance, are employed in a form and in a degree of concentration whereby the resistance of the same substance itself is not destroyed. In this respect, the points of view are the same as for the mercerization of cotton.
With certain species of fibers, such as for example pectocelluloses, one obtains with the preliminary treatment - in particular also by employing reducing agents after the elimination of the disturbing cuticular substances, a tightening of the structural substance with a shrinkage.
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simultaneous curing of the inner channel of the fibers, which may determine a considerable strengthening of the strength of the fibers.
The increase in the absorption power obtained by the preliminary treatment of the fibers, and by which the ability to subsequently unite them, intimately and inseparably, of the latter with the binder is favored, can be further enhanced by a special subsequent treatment. If the fibers are treated with alkaline or acidic agents, a particular resistance of the fibrous substance against alkalis or acids is also obtained.
By repeating the pretreatment process several times, where in the intervals the fibrous mass can optionally be dried again, as well as by impregnation with suitable chemicals, etc., a particular insensitivity of the fibrous mass can be obtained. to air humidity, water, thermal influences, flammability, etc., without destroying the fundamental qualities of the fibrous substance obtained by the above-mentioned preliminary treatment. , and particularly their absorption power in the presence of the binder.
Although the pre-treatment of the fibers with a view to exposing the structural substance can take place after they have been formed into plates, sheets, bands, blocks, etc., it is nevertheless preferable to carry out this treatment already before , so while the fibers are still in the free state. The shaping of the fibers thus previously treated is then preferably carried out in the wet state, by employing any desired processes known per se, for example mechanically according to the principle of felting, by the casting process, suction or of
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pressing, and again by centrifuging, summer ..
The main thing is that a loose bond is obtained, but as uniform and smooth as possible, which, on the one hand, gives the possibility of a perfect impregnation of this fibrous product, and which, on the other hand, has a fibrous structure of great extensibility, regardless of its thickness. The manufacture of this fibrous product can also be done with heated fibers or with hot liquids, particularly suitable for the felting process, primarily water.
In large pieces of fibrous material thus obtained, it is not possible to stamping, cutting, etc., pulling smaller fibrous bodies, also before impregnation, so that it is possible to work again the waste which does not concern only the fibrous material and not the binder. These fibrous products can be made at will with species of fibers of the same kind or also as a mixture with fibers of other kinds.
In the latter case, one can also use at the same time fibers which sometimes do not react chemically on the agents used in the preliminary treatment, sometimes will not have been subjected to a preliminary treatment at all, but which are suitable to communicate to the product. final special properties, as is the case for example with asbestos, regarding the increase in heat resistance and incombustibility. To the fibers or to the mixtures of fibers, preferably in the wet state, it is possible to add before or at the time of the establishment of the bond of the fibers, filling materials, such as for example kaolin, talc, flour of wood, mica powder, asbestos sewing, coloring earths or organic colors.
We can also add the above-mentioned special agents.
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On the other hand we can instead of these substances or next to them add materials or mixtures of materials which are able to absorb and render harmless the excess gases which could act harmful, as for example adsorption agents which can bind carbonic acid or other gases, such as lime, or reducing agents for oxygen scavenging etc., such as iron oxide and other metal oxides .
For the evolution of gas, the elements contained in artificial resins can be made particularly useful by virtue of their method of manufacture, such as water, excess formaldehyde, residues of easily volatilisable solvents, etc., which, on heating in the press, its vaporize or change to a gas state. As additions which in particular give off gases, it is possible to use those which, like ammonium carbonate, decompose totally or partially in heat, forming gaseous products.
The use of additions which could exert a sticky action on the fiber particles, and which consequently could annihilate or render more or less inactive properties fundamental for subsequent impregnation, will be suitably avoided as much as possible.
The fibrous material products thus obtained can have any desired embodiments, and they will not need to approach the final shape to be given to the pressed parts. They can be in one piece or can be stacked with several superimposed or juxtaposed parts, in the form of plates or strips, endlessly wound in a spiral, folded and provided with added parts, having overlapping parts, extensions, etc. , to make it possible to form on bodies or finished objects, special borders, bulges,
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edges, etc.
- The different parts of the fibrous parts are then welded by the press so as to form a total having a unitary character, and this so that the uniform fibrous structure remains preserved throughout the final product.
The impregnation of the bodies of fibrous material in the form of webs, webs, plates, blocks, etc., is preferably carried out after preliminary drying, and this optionally also in the heated state, as desired by injection. , immersion, watering, etc. It is important to observe the consistency of the impregnating agent as well as its temperature, because depending on their condition it is possible to still use in the impregnation process, the swelling power fibrous substance. By such phenomena of swelling of the body of fibrous materials, condensation of the fibrous structure and the bonding of the fibers is obtained, so that the product assumes a leather or felt character of great strength and extensibility.
Impregnation of bodies with fibrous materials
Se in several pieces can / made with impregnating agents of varied consistency or of varied nature; thus, for example, strongly impregnated parts and weakly impregnated parts can alternate, thus making possible movements of special materials during pressing.
Depending on the consistency of the impregnating agent employed, and depending on the amount of this agent incorporated into the fibrous substance, the plasticity of the fibrous body is regulated, and a good dosage is therefore made possible if a period of time is observed. determined action, as well as the absorption capacity of the fibrous substance.
The impregnation of the previously treated fibers could possibly also be undertaken already before the preparation of the fibrous product to be subjected to the.
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For the impregnation, any substances suitable for serving as binders can be used according to the requirements of the use for which the final product is intended, in the liquid, dissolved, emulsified, molten state, etc., such as in particular natural resins and artificial, oxidizing oils, bitumens, albuminous products, cellulose derivatives, natural or artificial rubber, rubber latex, hard or flexible rubber, or mixtures of these materials.
The impregnation can be done hot or cold, with or without pressure, and this at several periods also separated from each other by drying in the intervals, possibly with the use of impregnating agents of various consistency and nature. These impregnating agents can be used together with slip agents, such as for example powder binders, talc, etc., which take into account the special forces exerted during the pressing of the body of fibrous material, or it is possible to apply these substances during or following impregnation, before drying.
Among the artificial resins which can be used as impregnating agents, there may be mentioned as being good, for example, the condensation products of cresol and of phenol with formaldehyde, artificial resins based on urea or thiourea, raines. multivalent acids with multivalent alcohols, etc. among the albuminous products, it is particularly a question of caseins and proteins, and among the cellulose derivatives are present for example nitrocellulose or acetylated cellulose, alone or in common with softening or preserving agents of the known soft state.
As proper binders to release, being heated, after drying, before or during pressing, gases or vapors which promote material displacement, it is possible
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take into consideration, for example, artificial resins soluble in water, or else artificial resins which are not fully condensed and which, on heating, expel the water which is formed in the form of vapor.
To obtain colored finished products, it is possible to add to the fibers detached before establishing the bond, to the fibrous materials or to the impregnating agents, coloring materials of all kinds and suitably those which enter into solution. When multi-piece bodies of fibrous material are employed for a finished product, these may be colored differently and thus give a polychromatic end product. It is also possible to manufacture products of several colors by repeatedly impregnating the bodies of fibrous materials with binders containing coloring materials of different colors, or else by involving different colors separately, before or after the impregnation of the fibrous bodies with the aid. binders.
Special coloring effects can thus be obtained. In the final product, the colors then appear as being placed under a varnish. In this way, with the aid of appropriate clichés or by color projection, it is possible to apply designs, ornaments, etc., in color to the objects made of fibrous material. In the manufacture of these multicolored products, it is advisable to carry out each time a drying before the application of a new color, so that the different colors, without being confused, can be imprinted on each other or on each other. above the others.
The impregnation is followed by the drying of the fibrous material bodies, which can be done in air, in ovens, in vacuum dryers, etc .; the elements of
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impregnating agents which evaporate can be recovered by the use of condensers. The degree of drying depends on the nature of the fiber used and the impregnating agent.
The stretching or pressing of the parts can be accomplished by ordinary press shaping or molding processes, suitably using heat and pressure simultaneously. It is also possible to proceed in several stages and optionally without heating, for example with bodies of fibrous material heated beforehand. With the use of hot pressing, the finished products come out of the pressure mold with high luster, and they are then fully finished. By stretching or pressing, it will be possible in the usual way to introduce into the final bodies, metal parts and metal fittings of a suitable nature.
It is also possible, at suitable places, to introduce, under the pressure of the linings, any other desired materials, for example non-impregnated fibrous materials with a spongy absorbent effect, in the presence of excess quantities of impregnating agents which may be provided for.
So that the gases that emerge, intentionally. Unintentionally or unintentionally during stretching or pressing may be removed without hindrance and without special ventilation, it may be practical to pressurize pieces of impregnated bonded fibrous material, smaller than the base of the article to be manufactured, of so that by introducing these pieces into the pressure mold, there remains a free space for the escape of the gases which are given off, this space then being, at the moment when the pressure is exerted, filled with the stretched or pressed material.
For the same purpose, it is also possible, in cases where the pressed pieces are made by joining or welding two or more pieces of impregnated fibrous material, proceed so that the different pieces are each smaller than the base of the object to be
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manufacture.
The finished products produced according to the invention exhibit maximum mechanical strength coefficients, for example a bending impact strength of 25 cm.kg. per square centimeter and above, and represent a special class of premium shaped bodies. It is possible to obtain, for example, crates or boxes with very thin walls, etc., of a very high resistance to bending by impact and elasticity. We will be able to manufacture objects in a hurry, from the smallest to the largest dimensions, impossible to perform until now.
With the seam resistance of the final product, the use of the process is particularly suitable in industries - such as for example in the construction of wagons, ships, bodies, airplanes, and in electrical engineering, - where the highest mechanical demands are placed on the construction elements. The new process is also applicable with advantage in all other fields of the pressing or stamping industry, in particular where the economy of material is important and where at the same time great strength is desired. The elasticity of the products obtained is so great that destruction by tearing, even with the incorporation of fairly large metal parts with very different expansion coefficients, does not take place.
In carrying out the process, it is possible, for example, to operate as follows: Cotton is added with a quantity of water approximately 30 times greater, and the mixture is treated with stirring tools, in apparatus washing, possibly with crushing by rollers or other similar devices, at a temperature of 50 degrees centigrade, for 4 to 5 hours. According to the impurity
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up to 10 percent of the washing liquid. After removing the impure liquid, the remaining fibrous mass is washed several times, until it has reached the desired degree of purity. The fibrous mass can then, immediately or after removal of the water in a centrifuge, be transported to a felting machine, where it is shaped into a strip or sheet.
The fibrous product thus obtained is then dried at a temperature. increased. Then the impregnation takes place. For this, for example, in aqueous or alkaline solution, an initial condensation product obtained in a known manner by the action of formaldehyde on phenols is employed. The web of fibrous material is passed through the solution. Depending on how long the strip stays in the solution of the impregnating agent, and depending on the concentration of this solution, a greater or lesser amount of the binder will be absorbed inside the fibers. With the use of a 50% solution of the printing agent, one obtains, for example, masses of impregnated fiber materials which contain from 30 to 35% of artificial resin. The band of impregnated fibrous material is then dried again, optionally in a vacuum.
The product is then ready for pressing. For this purpose, optionally, by stamping, pieces of suitable shape and size are cut from the strip of fibrous material, and they are placed in the pressure mold. These pieces must have a surface area smaller than the total surface area of the pressed parts to be manufactured, so that part of the mold, when the pieces of impregnated fibrous material are placed in place, still remains free to receive material, in order to take into account the movement of material during stretching or pressing.
Instead of cotton, we can correspondingly subject to the treatment of fibrous materials of
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any other species. Depending on the specific nature of the fibrous material, the concentration and composition of the leaching liquid, the mechanical treatment, the temperature and the duration of the baths most suitable in each case will be chosen.
By applying the above-mentioned chemical treatment agents, it is possible to achieve to an even greater extent the removal of unwanted elements as well as the cuticle of the fibers. It is possible, for example, to pre-treat the hemp with a solution of resin soap which contains 100 parts of rosin, 25 parts of caustic soda and 1000 parts of water. With this resin soap solution, the fibrous mass is baked for 4 to 5 hours, preferably in a closed boiler. Subsequent processing will then take place as described above for cotton.
- CLAIMS -
1- A method of manufacturing shaped articles of fibrous materials impregnated with binders, characterized in that the fibrous material, which has absorbed the binder also inside the fibrous substance, is formed into a body composed or aggregate of extensible fibers, particularly in the form of plates, bands, webs, blocks, etc., and brought to the desired final shape by means of pressure tools which stretch or squeeze it by effecting a displacement of material.