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BREVET D'INVENTION.
" Perfectionnements apportés aux procédés pour le traitement de matières contenant des résines synthétiques-ou. artificiel- les ".
L'invention est relative aux procédes de traitement de matières contenant des résines synthétiques ou artificiel- les.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés tels qu'ils permettent d'obtenir, par des moyens simples et économi- ques et à des pressions relativement faibles,des pièces moulées résistantes et d'un aspect très homogène et esthétique quelles que soient les formes et dimensions de ces pièces.
Elle consiste, principalement, à utiliser les matiè- res résineuses du genre en question sous une forme colloïdale ou réticulaire, pour laquelle lesdites matières, partiellement évoluées entre l'état A et l'état B, constituent la phase so- lide.
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Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de pré- férence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment: en une deuxième disposition -- plus pécialement relative à la mise à l'état colloïdal ou de formation réticulaire des matières résineuses --, consistant à avoir recours à un appa- reil genre Giffard, dont le conduit central est alimenté par un liquide sous pression dans lequel a lieu la mise en suspension alors que sa tubulure d'aspiration débite les matières résineu- ses à l'état liquide;
en une troisième disposition -- plus spécialement relati- ve à la séparation du colloïde résineux ou du mélange des ma- tières résineuses et fibreuses d'avec le liquide leur servant de véhicule --, consistant à soumettre l'ensemble à un effet de brassage et de soufflage pour provoquer la séparation par flottation des matières à la surface dudit liquide; eh une quatrième disposition -- plus spécialement relati- ve aux appareils servant au moulage du mélange des matières fi- breuses avec les matières résineuses à l'état collofdal --, consistant à effectuer le moulage préalable dans un moule fil- trant sous dépression jusqu'à ce que la chape ainsi obtenue soit suffisamment solide pour être enlevée du moule ;
à sécher la chape puis à terminer le moulage sous une faible pression et par la chaleur, dans un moule de cuisson dans lequel a lieu la polymérisation des matières résineuses incorporées dans les matières fibreuses ; en une cinquième disposition -- plus spécialement relati- ve aux procédés servant à la fabrication de pâtes à partir d'un mélange de matières fibreuses et de matières résineuses à l'é- tat de formation réticulaire --, consistant à effectuer l'esso- rage puis le calandrage des matières obtenues jusqu'à formation .de nappes homogènes;
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en une sixième disposition -- plus spécialement relati- ve aux appareils servant au moulage des pâtes obtenues par ca- landrage --, consistant à effectuer le moulage préalable dans des moules préparatoires, chauffés ou non,afin de réduire l'im- mobilisation du moule de cuisson; en une septième disposition -- plus spécialement relative au vernissage des produits moulés du genre en question --, con- sistant à enduire au préalable la surface interne du moule de cuisson d'un vernis, éventuellement coloré, à base de résine synthétique et contenant,le cas échéant, une faible proportion d'un produit stéarique ;
en une huitième disposition -- plus spécialement relative à la constitution des moules de cuissonvde polymérisation --, consistant à former le moule proprement dit par un support en matières m&ulables et portant un revêtement métallique inté- rieur, la face interne dudit revêtement ayant une forme corres- pondant à celle de la pièce moulée à obtenir et à constituer avantageusement le contre-poinçon d'un tel moule par une matiè- re de bourrage maintenue comprimée par un couvercle¯amovible; en une neuvième disposition -- plus spécialement relative aux pressions à. appliquer pour obtenir une soudure parfaite du produit --, consistant à effectuer la polymérisation des pro- duits alors qu'ils contiennent encore une faible proportion des eaux-mères qui ont servi à leur élaboration;
et en une dixième disposition -- plus spécialement rela- tive aux procédés d'assemblage ou de réparation des pièces mou- lées --, consistant à appliquer sur les pièces à assembler ou à réparer et à fendroit du joint ou de la solution de continui- té une feuille debate calandrée puis à serrer le tout entre des pièces chauffées pendant qu'on procède à la polymérisation.
L'invention vise.plus particulièrement certains modes d'application (notamment celui où on l'applique à des pièces moulées pour carrosseries) ainsi que certains modes de réalisa-
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tion desdites dispositions ; etele vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les pièces moulees du genre en question comportant application des- dites dispositions, les éléments, moules, appareils et machines pour l'obtention de semblables pièces ainsi que les dispositifs et installations, fixes ou mobiles, notamment les carrosseries d'automobiles, constitués à l'aide de semblables pièces.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins, sont bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les fig. 1 et 2 montrent, respectivement en coupe longitudinale selon I-I fig. 2 et en coupe transversale selon II-II fig. l, un dispositifpour le façonnage préalable d'une chape en matières moulées obtenues conformément à l'invention.
Les fig. 3 et 4 montrent, respectivement en coupe longitudinale selon III-III fig. 4 et en coupe.transversale se- lon IV-IV fig. 3, un moule de cuisson ou de polymérisation éta- bli conformément à l'invention.
Les fig. 5, 6 et 7 montrent des modes d'assemblage ou de réparation de pièces moulées.
On prépare avec des matières résineuses synthétiques ou artificielles, par exemple des produits de condensation phé- nol-formaldéhyde ou urée-formaldéhyde, des résines Alkyd ou ana- logues, une suspension colloïdale ou une formation réticulaire dans laquelle lesdites matières constituent la phase solide.
Suivant les objets à fabriquer on utilise des résines et, le cas échéant, des vernis à base de résine synthétique, à des états d'évolution différents. Pour leur utilisation ces ré- sines doivent être à l'état liquide, sirupeux, pâteux ou demi- dur, c'est-à-dire que leur évolution ne doit pas avoir dépassé l'état B. Pour l'obtention de la suspension colloïdale ou de la formation réticulaire on applique avantageusement la méthode
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du ou des solvants communs.
Dans le cas où les résines artificielles sont solubles dans l'alcool et si l'on désire se servir de l'eau comme phase liquide du colloïde on peut utiliser le mélange suivant : 32% de résine artificielle liquide ou partiellement évoluée entre l'é- tat A et l'état B; 32% de vernis dur à base de résine synthé- tique d'une évolution proche de l'état B mais encore soluble dans l'alcobl; 32% d'alcool; 4% de savon.
L'alcool est soluble dans la résine, dans le vernis et dans l'eau* Par contre le savon est soluble dans l'alcool et dans l'eau, mais à cause de la présence de l'alcool, le savon s'incorpore parfaitement dans le mélange qui, en étant mis en contact avec l'eau, abandonne l'alcool et le savon. Comme cet abandon se fait par diffusion et saponification, la résine se trouve en fin de compte divisée à l'état de phase solide dans l'eau, qui constitue la phase liquide et qui contient après l'opération des proportions variables de solvant et de savon.
Il est avantageux d'avoir recours à des moyens mécaniques pour la formation du colloïde.
A cet effet on utilise un dispositif du genre Giffard dont le conduit central est alimenté par une pompe débitant de l'eau à une pression relativement élevée de l'ordre de 2 à 5
2 kgs par cm , afin que la vitesse de l'eau soit suffisante. Par la tubulure dudit Giffard on introduit le mélange résineux li- quide dont question plus haut.
Les deux liquides sont ainsi mélangén pnr 10 Giffard et sont lancés dans un réservoir. Les caractéristiques des li- quides obtenus dépendent,d'une part,de l'état d'évolution des résines et des vernis utilisés et, d'autre part, des caractéris- tiques de la phase liquide.
Au cas où cette évolution est proche de l'état B ou lorsque le mélange contient une quantité prépondérante de ré- sine ou de vernis proche de l'état B, et que la quantité d'eau
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mise en oeuvre est considérable par rapport au solvant, la pna- se solide du colloïde est semble du kaolin.
Par contre, lorsque les résines ou les vermis utili- sés sont proches de l'état A, la phase solide du colloïde quoi- que d'abord très divisée a une tendance nette à s'agglutiner.
D'un autre côté, si la quantité d'eau mise en oeuvre est peu importante par rapport à la quantité de solvant ou contient avant l'opération une assez forte proportion de solvant, le mé- lange présente les caractéristiques d'une formation réticulai- re. Entre ces cas extrêmes se présentent évidemment une infini- té de cas intermédiaires.
Pendant ou après les opérations il est procédé à un brassage énergique accompagné d'une insufflation d'air. Sous l'effet de ce traitement et après un repos de quelques instants toutes les matières en suspension dans l'eau viennent flotter à la surface en formant une couche compacte. Les eaux se trouvant sous cette couche sont claires.
Comme matière fibreuse on peut avoir recours à toute matière de nature minérale, végétale, voire animale. Parmi les matières à envisager on donne la préférence à des pâtes de co- ton qui peuvent être facilement mises en suspension floconneuse et présentent au séchage un retrait minime.
Pour mélanger la matière fibreuse, mise en suspension dans -'eau, avec la suspension colloïdale, on peut mélanger les , deux produits préparés séparément. On peut également procéder à la mise en suspension colloïdale des matières résineuses dans l'eau contenant déjà les matières fibreuses en suspension. Le procédé de flottation décrit ci-dessus permet de recueillir les produits.
On peut dès lors préparer une chape à l'aide d'un mou- le à dépression tel que celui montré sur les fig. 1 et 2, en se servant des matières obtenues par le traitement de séparation dont question plus haut. Ces matières,, sont alors appliquées sur
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la surface filtrante du moule à dépression et on fait agir la succion pendant un certain temps afin de sécher partiellement et de raidir la chape. Sur ces figures on a désigné par 1 l'en- veloppe extérieure, par 2, 3, 4, 5 et 6 des caissons à dépres- sion dont une paroi est constituée par une grille ou tôle per- forée 7 sur laquelle les matières à mouler sont déposées ou as- pirées. Les compartiments susdits communiquent respectivement par des conduits 21, 31, 41, 51 et 61 avec une source de dépres- sion 8.
Les chapes ainsi formées constituent un monobloc, sont solides et bien feutrées tout en n'étant pas cassantes.
Leur séchage est rapide à cause de leur porosité.
La mise en place d'une telle chape dans un moule de cuisson ou de polymérisation est particulièrement aisée. Après introduction dans le moule de cuisson on procède au chauffage et, sous l'effet de la chaleur, les résines non-évoluées ou partiellement évoluées redeviennent fluides, leur état collof- dal disparait et les matières résineuses adhèrent aux fibres en formant., une masse souple et ductile. Quand on fait agir en outre, dans le moule, des pressions relativement minimesde 5
2 à 15 kg/cm , on obtient non seulement la polymérisation défini- tive des résines mais les matières chaudes et ductiles viennent épouser parfaitement les moindres détails du moule.
Une autre manière particulièrement avantageuse de procéder, consiste à fabriquer des pâtes à partir d'un mélange de matières fibre-,ses et de matières résineuses à l'état de formation réticulaire. A cet effet la matière fibreuse, plus spécialement la^pète de coton, est délayée dans de l'eau con- tenant de fortes proportions de solvant.
Cette matière est ensuite introduite dans un malaxeur @ dans lequel,-/est malaxée pendant qu'on procède à l'introduction ou à 1'injection d'un mélange tel que déjà décrit et capable de prendre l'état colloïdal ou réticulaire. Si à cet effet il est
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fait usage d'un Giffard ce dernier doit débiter, par son con- duit central, de l'eau assez riche en solvant.
Pour délayer la pâte de coton et pour injecter les ma- tières résineuses, le liquide riche en solvant est avantageuse- ment constitué par les eaux-mères provenant des opérations pré- cédentes, ce qui évite toute perte de matières et réduit dans la plus grande mesure l'emploi des solvants et du savon.
La masse boueuse obtenue est ensuite essorée pour éliminer l'excès de liquide. La pâte est alors calandrée dans un mélangeur du type Beyer qui est constitué essentiellement par deux cylindres tournant à des vitesses différentes afin d'obtenir le malaxage par glissement.
Cette opération similaire au traitement généralement utilisé dans l'industrie du caoutchouc assure non seulement le mélange et la répartition des matières résineuses mais égale- ment un feutrage parfait des matières fibreuses dans l'ensemble.
Après cette opération la masse obtenue peut. être laminée pour obtenir des feuilles ou nappes ayant l'épaisseur voulue.
Le produit obtenu est tenace, souple et présente des caractéristiques mécaniques et un aspect qui l'apparentent très nettement à une peau ou à du cuir.
Si les matières sont soigneusement calandrées, on ob- tient un produit final qui, même lorsqu'il est polymérisé sans l'intervention d'aucune pression, présente des caractéristiques mécaniques remarquables .
D'autre part, on constate que, pendant la polymérisa- tion sous pression, il n'y a aucune tendance à la séparation des matières résineuses d'avec les matières fibreuses, même si les résines utilisées sont proches de l'état A, contrairement à ce qui se produit lors de l'imprégnation de feuilles de papier ou analogues avec de la résine liquide ou avec des pseudo-so- lutions de résine, pour laquelle il se produit une séparation très nette des matières résineuses et du papier pendant la po-
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lymérisation sous pression.
Les feuilles obtenues peuvent ensuite être séchées, découpées à la forme voulue puis introduites dans des moules de cuisson chauffés ,dont elles épousent aisément les formes, sous faible pression.
Afin de réduire l'immobilisation'du moule de cuisson il est avantageux de procéder à un façonnage préliminaire des pièces dans des moules provisoires, en métal, en bois, en plâ- tre, etc..La mise en place des feuilles est de toute façon ai- sée, la matière étant ductile et se laissant étendre, plier, forger avec aisance. Les feuilles peuvent être superposées, la soudure étant parfaite au cours de la polymérisation.
Les déchets du découpage sont repassés dans le lami- noir mélangeur et remis aisément sous forme de feuilles.
Une autre méthode consiste à former avec les matières calahdrées des masselottes qu'on injecte à chaud et sous pres- sion dans des moules comportant un côté mâle et un côté femel- le.
Afin de faciliter les opérations il est avantageux de procéder à un moulage préliminaire avec des pâtes fraîches et très ductiles puis de laisser sécher jusquau degré voulu les pieces obtenues avant de les introduire dans le moule de poly- mérisation.
Pour la fabrication de pièces colorées on peut évi- demment se servir de matières fibreuses teintes ou de résines et de vernis colorés. On peut également, comme dans l'industrie du caoutchouc, introduire un pigment pendant le calandrage.
Pour obtenir un poli parfait avec les faibles pres- sions de 5 à 15 kgs appliquées conformément à l'invention on peut avoir recours à la méthode quivante.
Quand on enduit la surface a ctive du moule avec un mélange de vernis hakélisé, additionné d'une faible proportion d'acide stéarique ou un stéarate tel que le stéarate de chaux,
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on constate, après moulage et polymérisation, que la couche de vernis se décolle aisément du moule et reste appliquée sur la pièce sous forme d'un enduit po.i et brillant.
Le vernis peut, bien entendu, être coloré mais on peut également utiliser du vernis transparent qui, étant appli- qué sur la face active du moule, serait ensuite enduit d'une ou de plusieurs couches de vernis coloré. Sans opération de ponçage, de lissage etc. et par le simple dépôt d'au moins une couche de vernis transparent ou coloré on obtient ainsi une surface d'un poli parfait et d'une teinte uniforme sans avoir à prter une attention particulière à l'uniformité de la couche appliquée sur le moule.
Dans l'industrie classique pour l'obtention de la ba- kélite, les produits sont voisins, lors du moulage, de leur état définitif et ils sont parfaitement secs, d'où nécessité de faire intervenir des pressions considérables.
Pour le procédé selon ,l'invention, surtout lorsqu'il est fait emploi d'une matière meuble pour la transmission de la pression, le moulage définitif et la polymérisation se fait avantageusement avec des matières contenant de faibles propor- tions des eaux-mères qui ont servi à leur élaboration. En opé- rant de la sorte, le début de la cuisson donne aux matières une ductilité et un pouvoir d'accrochage remarquable qui permet d'obtenir des pièces parfaites sous des pressions de l'ordre de 5 kgs par cm . La porosité de la matière servant de poinçon favorise l'élimination des vapeurs.
On reproche généralement aux pièces moulées à base de résine synthétique de ne se prêter ni à l'assemblage par soudu- re ni à la réparation.
Les produits préparés suivant les procédés décrits plus haut se prêtent par contre parfaitement à ces opérations.
La fige 5 montre, à titre d'exemple, deux pièces de carrosserie 16 et 17 qui sont à assembler et entre lesquelles
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une feuille 18 de pâte calandrée a été introduiteLes pièces métalliques 19 et 20 sont chauffées et onune forme adéquate à la forme des pièces à obtenir. Des serre-joints, tels que 21, assemblent le tout avec le serrage voulu. Pour éviter l'utili- sation des pièces chauffées et de serre-joints on peut assem- bler les pièces 16 et 17 par des rivets ou par tout autre moyen d'assemblage après avoir intercalé entre 16 et 17 une feuille de pâte calandrée . L'ensemble est ensuite introduit dans une chambre chaude afin d'amorcer ou d'achever la polymérisation.
Les pièces 16 et 17, étant déjà polymérisées, ne changent pas sensiblement de forme pendant ces opérations.
On peut par cette méthode assembler une carrosserie entière ou un meuble entier pour en faire un monobloc.
La fig. 6 montre la réparation d'une pièce 22 brisée en 23.
A l'endroit de la rupture on applique une feuille de pâte calandrée 24. De part et d'autre de cet ensemble on éta- blit des organes de serrage chauffés 19 et 20 et l'on serre le tout par des serre-joints (non montrés). Après polymérisation la soudure est parfaite .
La fig. 7 montre, à titre d'exemple, une réparation ayant pour but d'obturer un trou dans une pièce 22 ou une solu- tion de continuité entre deux pièces 22. Dans ce cas, également on applique sur la partie à obturer ou à réparer une feuille de pâte calandrée 24 et on serre l'ensemble entre des mâchoires 19 et 20 pendant qu'on procède à la polymérisation.
Il est avantageux d'enduire les endroits à réparer d'une couche de vernis à base de résine avant d'appliquer la feuille de pâte ca@@@drée.
En ce qui concerne les moules de cuisson on peut les constituer comme suit.
On peut faire fabriquer, à la main et par la méthode classique, un spécimen négatif de la pièce à mouler, par exem-
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ple une partie de la tôlerie d'un automobile. Après la mise eu point et la retouche de ce modèle on utilise celui-ci pour la fabrication d'un moule de polymérisation, tel que montré plus spécialement sur les figo 3 et 4.
On a désigné par 9 une tôle d'acier façonnée à la main et dont la paroi interneaété polie et éventuellement chro- mée.
Au revers de cette tôle on coule une couche de béton 10, par exemple en ciment de Portland ordinaire et riche en gre- nailles ou copeaux de fer pour augmenter la conductibilité thermique et la solidité. Au lieu des barreaux pleins habituels on arme ce béton avec un réseau tubulaire constitué par des tu- bes en fer 11 communiquant entre eux de manière à permettre la circulation de la vapeur chauffante. Le tout est pris dans un encadrement 12.
La chape 13, formée comme expliqué plus haut, est in- troduite dans le moule, de préfétence chauffé préalablement par de la vapeur admise dans le réseau tubulaire 11. Le.chauffage peut également se faire par un four, par des résistances élec- triques incorporées dans le moule, etc. Après la mise en place de la chape on remplit la cavité restante 14 du moule avec des matières meubles et de préférence du poussier de tourbe chaud.
On met en place le couvercle 15 et on comprime le tout sous la
2 presse à une pression de 10 à 15 kgs/am. On clavette ou on boulonne le couvercle du moule pendant que la pression est exer-, cée et on procède ensuite à la polymérisation en dehors de la presse. La chaleur, nécessaire à la polymérisation, est obtenue de la manière la plus simple en faisant circuler de la vapeur dans le réseau tubulaire 11. On pourrait également avoir recours aux autres moyens de chauffage indiqués plus haut.
Suivant une autre méthode on pourrait également éta- blir un spécimen positif de la pièce à mouler, soit en tôle, soit en bois et prendre, par galvanoplastie ou analogue, l'em- @
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preinte exacte de cette pièce ou de ses parties constitutives.
Cette empreinte, formée par une couche métallique ayant une épaisseur de 1 à 2 m/m, est alors mise à la place de la tôle 9, dont question au sujet des fig. 3 et 4, de manière à obtenir un moule exactement analogue au précédent.
Comme il va de soi, et comme il,résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
RÉSUMÉ.
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