<Desc/Clms Page number 1>
?,procédé destiné à la préparation des résines de moulage,,.
L'invention concerne la transformation de résines de phépolaldéhyde susceptibles de durcir en résines de moulage, c'est-à-dire en résines convenant parfaitement sans addition de charges à la fabrication de pièces moulées à la presse à chaud.Comme on le sait,pour mettre en oeuvre les résines de phénolaldéhyde susceptibles de durcir et fusibles en vue d'ob- tenir des objets moulés,durcis,on incorpore aux résines de phénolaldéhyde susceptibles de durcir et fusibles,en particu- lier aux résines de phénolformaldéhyde des charges de façon à obtenir des produits aussi homogènes que possible,puis d'une manière générale en ajoutant à ces produits des matières colo- rantes, des lubrifiants,des plastifiants etc,.,
on les moule et on les durcit en faisant agir simultanément la pression et la chaleur.Si l'on n'ajoute pas de charges organiques ou ino-
<Desc/Clms Page number 2>
ganiques,telles que la sciure de bois,l'amiante etc.. ,le pressage des résines de phénolaldéhyde susceptibles de dur- cir et fusibles dans la presse à chaud donne lieu à des difficultés,car la résine fusible sort du moule sous l'action de la chaleur et de la pression.
On a découvert que l'on arrive sans difficulté à mouler à la presse à chaud des pièces moulées parfaites avec des résines de phénolaldéhyde fusibles et susceptibles de durcir sans addition de charges, en opérant conformément à l'inven- tion.L'invention consiste à condenser les résines de phénol- aldéhyde susceptibles de durcir et fusibles sous l'action de la chaleur et éventuellement sous l'action simultanée de la pression jusqu'à ce que leur état devienne aussi voisin que possible de l'état de résitel dans lequel,comme on le sait les résines ne sont plus fusibles,mais sont encore plastiques lorsqu'on les chauffe,et sont encore solubles sans résidu dans l'alcool éthylique ainsi que dans l'acétone à la pression ordinaire.Une fois amenées à cet état les résines de phénol- aldéhyde ont un point de fusion très élevé de sorte que,
lorsqu'on essaye de les fondre à l'état liquide,elles passent facilement à l'état de résitol.Pour appliquer le procédé on emploie de préférence des résines susceptibles de durcir et fusibles ayant déjà un point de fusion élevé ,70 C par exemple ou au-dessus.Il faut aussi que ces résines soient déshydra- tées aussi complètement que possible,par exemple jusqu'à une teneur en eau de 1 à 2% ou plus faible.Les produits convenant à la mise en application de l'invention sont en particulier les produits d'incorporation de novolaques et d'agents de durcissement, par exemple l'hexaméthylènetétramine ou la méthy- lèneaniline,
mais on peut aussi mettre en oeuvre par le pro- cédé de l'invention les résines susceptibles de durcir pré- parées directement en partant des phénols et des aldéhydes
<Desc/Clms Page number 3>
(résols).On peut aussi employer des dérivés des résines sus- ceptibles ou non de durcir,par exemple les novolaques partiel- lement acétylées,auxquelles on ajoute des agents de durcisse- ment ;on peut encore mettre en oeuvre par le procédé de l'in- vention des résines obtenues en partant des phénols,aldéhydes et autres éléments,par exemple des produits de condensation du phénol, huile de bois ou huile de ricin oxydée et de formal- déhyde ou des résines que l'on obtient en incorporant à des résols des huiles grasses en présence de solvants,tels que le cyclohexanol.
Pour préparer une résine de moulage en partant de novo-
EMI3.1
laques et de l'hexaméthylènetétramine, conformément à l'inven- tion, on opère par exemple de la manière suivante.
On prend 2 kg. d'une novolaque préparée à la manière connue en partant du phénol et de la formaldéhyde avec un catalyseur acide et ayant un point de fusion de 70 C par exemple;on les broie dans un broyeur avec 0,3 kg.d'hexaméthylè- netétramine.puis après y avoir ajouté 25 gr.d'acide stéarique, on les fait fondre sur un malaxeur dont les cylindres sont chauffés à 100 C par de la vapeur.Avant d'y amener le mélange ou plus tard,il est bon d'humidifier le dit mélange avec un peu d'eau,par exemple de 10 à 30% calculés par rapport au mé- lange,car on facilite ainsi la formation sur le malaxeur d'un produit homogène avec la novolaque et l'agent de durcissement.
L'arrivée de la chaleur aux cylindres de la calandre doit être réglée de façon que le mélange fonde,mais ne coule pas.Dès que la novolaque avec les autres éléments s'est transformée en un produit homogène,on l'enlève de la calandre et on l'amè- ne dans une étuve de séchage où elle reste pendant 2 à 4 heu- res environ exposée à une température d'environ 70 à 80 C.La température dans l'étuve est réglée de façon que la résine se ramollisse .mais ne fonde pas complètement.Pendant le traite-
<Desc/Clms Page number 4>
ment de la résine sur les cylindres chauffés,
son point de fusion s'élève par exemple d'environ 10 à 1500-La résine sortie de l'étuve se trouve encore à l'état de résol.On peut la broyer ou la casser puis l'amener sur une calandre dont les cylindres sont chauffés de 100 à 110 C.Il est bon d'hu- midifier la résine avec de l'eau avant de l'amener sur la ca- landre.Elle doit être retirée de la calandre avant qu'elle soit parvenue à l'état de résitol et lorsqu'elle est encore soluble sans résidu dans l'alcool et l'acétone.Dans cet état, la résine peut être utilisée sans addition de charges pour donner des pièces moulées à la,presse à chaud,irréprochables, de n'importe quelles formes et dimensions.
La mise en oeuvre d'un résol pour obtenir une résine de moulage se fait conformément à l'invention en principe de la même manière.On a constaté qu'il était &vantageux,pendant que l'on chauffe pour réaliser la condensation jusqu'à ce que le résol soit parvenu à l'état nécessaire au pressage,d'y a- jouter de petites quantités de chlorhydrate d'aniline,étant donné qu'ainsi qu'on l'a constaté,cette addition fav@rise le maintien de la résine à l'état soluble.Par exemple on fond sur une calandre chauffée 1 kg.
d'une résine susceptible de durcir préparée en partant du phénol ou du crésol avec de la formaldéhyde et en employant de l'ammoniaque comme catalyseur, on ajoute à la résine chlorhyd'a.te d'aniline de 1-5,$,puis on opère pour le reste ainsi qu'il a été décrit dans l'exemple qui précède.Dans ce cas également on peut obtenir une résine dont l'état est assez voisin de celui du résitol,mais qui est encore soluble sans résidu dans l'alcool et l'acétone et qui convient parfaitement sans addition de charges à la fabrica- tion de pièces moulées à la presse.
Lorsqu'on emploie des résines susceptibles de durcir ob- tenues en partant de la novolaque et d'un agent de durcissement
<Desc/Clms Page number 5>
on peut aussi faire usage de l'addition de chlorhydrate d'a- niline.
La mise en oeuvre des résines préparées conformément à l'invention pour obtenir des pièces moulées à la presse à chaud se fait à la manière connue,cependant il convient de faire remarquer que la pression nécessaire au pressage des résines de moulage solubles préparées conformément à l'inven- tion est plus faible que pour les résines de moulage se trou- vant à l'état de résitol.Par exemple pour fabriquer des pièces moulées à la presse avec les résines comprimées conformes à l'invention on opère à une température de 160 à 170 C.
Avant de soumettre les résines de moulage conformées à l'invention à l'action de la presse,on peut leur faire subir encore d'autres traitements.Par exemple on peut faire sécher la résine comprimée broyée pendant assez longtemps dans un courant d'air chaud,ou on peut la débarrasser dans le vide des substances gazeuses qui y sont éventuellement contenues..
Le point de fusion des résines comprimées préparées conformé- ment à l'invention est d'environ 80 à 100 C.Il est évident que l'on peut ajouter aux résines de moulage avant de les mett en oeu vre des matières colorantes ou d'autres substances.
Il a déjà été proposé de fabriquer des pièces moulées à la presse en résines de phénolaldéhyde sans y ajouter de char- ges,en les amenant d'abord à l'état de résitol et en sou- mettant à l'action de la presse à chaud ces résines qui ne sont plus fusibles dans cet état,mais sont encore plastiques à chaud,Ce procédé donne lieu à une difficulté qui résulte de la fluidité relativement faible des résitols de sorte que la mise en oeuvre des résitols pour obtenir un grand nombre d'objets dont la fabrication exige une résine bien fluide est difficile ou impossible.De plus les pièces moulées à la presse en résitol sont en général de faible valeur au point de vue
<Desc/Clms Page number 6>
de leurs propriétés mécaniques.Or on a découvert que,confor- mmment à une autre caractéristique de l'invention,
on peut aussi obtenir des résines de moulage excellentes en partant de résines de phénolaldéhydes à l'état de résitol,en procédant de la manière suivante.
On fragmente par exemple en les cassant,en les broyant ou en les àcrasant des résitols préparées par chauf- fage par exemple dans un four,en couche d'une épaisseur quel- conque.La fragmentation peut être poussée par exemple jusqu'à une grosseur de grains de 2 à 3 mm.On travaille le résitol fragmenté avec de l'eau ou des suspensions aqueuses dans un malaxeur en usage dans l'industrie des résines synthétiques.
On peut ajouter au résitol fragmenté l'eau ou simi- laire par exemple par quantité de 25 à 50% et amener la matiè- re ainsi humidifiée,après l'avoir éventuellement laissé repo- ser,sur une calandre,dont il convient de chauffer les cylindres à une température de 80 à 100 C.Mais on peut aussi opérer dans un malaxeur sans arrivée de chaleur de l'extérieur,par exemple sur une calandre non chauffée.Par le calandrage le ré- sitol contenant de l'eau devient plastique et il se forme une peau.comme.ainsi qu'on le sait,dans le cas de la mise en oeu- vre de résines de phénolaldéhyde fusibles et de charges.Pen- dant que la peau se forme on peut faire arriver de l'eau,
ou des suspensions aqueuses par exemple par pulvérisation à une ou plusieurs reprises sur la matière et ainsi prolonger pendant plus longtemps le mûrissage de la peau.On enlève la matière de la calandre,lorsque la peau se détache des cylindres ou mê- me avant.On obtient ainsi des résines de moulage possèdant tou- tes les fluidités que l'on désire.L'épaisseur de la peau est par exemple de 5 à 10 mm Une fois les peaux enlevées des cylin- dres on les fragmente et on peut les mouler à la manière con- nue de préférence en faisant agir simultanément la pression
<Desc/Clms Page number 7>
et la chaleur.Si les résitols n'ont pas subi le traitement décrit ci-dessus,
ils possèdent d'une manière générale une flui- dité insuffisante et fournissent des pièces moulées avant tout fragiles et possèdant des propriétés mécaniques défectueuses.
Avant de les mouler,on peut humecter les résitols traités de la manière décrite ci-dessus avec une faible quantité d'eau, par exemple de 1 à 5% pour augmenter leur fluidité. La masse don- ne d'abord l'impression d'être humide,mais au bout de quelque temps,par exemple au bout de 12 à 24 heures,l'eau pénètre dans la résine, de sorte qu'elle devient de nouveau sèche au toucher.
La préparation du résitol servant de matière première dans le présent procédé peut se faire d'une manière quelconque par exemple en chauffant par exemple à une température de 60 à 70 C une résine susceptible de durcir préparée directement en partant du phénol et de la formaldéhyde ou en partant de la novolaque et de l'héxa par chauffage dans un bassin, et en prolongeant le chauffage de la résine jusqu'à ce qu'elle soit arrivée à l'état de résitol.La quantité d'eau ajoutée au résitol fragmenté peut être plus ou moins forte;
la limite inférieure de cette quantité résultée ce qu'en tenant compte des pertes par évaporation pen- dant le traitement sur la calandre,il faut que la résine con- tienne encore une quantité d'eau suffisante.D'autre part on ne devra pas ajouter une quantité d'eau plus forte que celle qui peut se mélanger avec la ré sine L'additon d'eau peut se faire aussitôt avant le calandrage,mais aussi plus tôt, par exemple quelques heures ou même un à deux jours auparavant et le cas échéant sur la calandre elle-même.On choisira la durée du calan- drage de façon que la résine malaxée par les cylindres arrive à la fluidité que l'on désire.On détermine cette durée pçur les matières et les conditions dans lesquelles on opère,empirique- ment au moyen d'un ou deux essais préliminaires.
Lorsque le trai-
<Desc/Clms Page number 8>
tement sur la calandre est terminé,la matière contient encore en général un peu d'eau,par exemple de 2 à 5 0. Si le calandrage dure trop longtemps,la matière perd ses bonnes qualités dans certains cas.Dans ce cas,il convient de recommencer le traitement sur la calandre en ajoutant de nouvea.u de l'eau.Dans d'autres cas aussi,le traitement sur la calandre peut être recommencé une ou plusieurs fois.Pendant le traitement sur les cylindres chauffés,on peut faire apparaître des marbrures dans le résitol à la manière connue en soi en y ajoutant une matière d'une autre couleur,ou on peut y ajouter les corps qui conviennent en vue des autres opérations à leur faire subir,par exemple des matiè- res colorantes,des plastifiants,d'autres résines,
par exemple des résines naturelles ou synthétiques,susceptibles ou non de durcir,fusibles,de l'huile de ricin oxydée ou d'autres additions, ou de l'acide stéarique ou d'autres lubrifiants,par exemple du blanc de baleine.Au lieu de l'eau,on peut employer des solu- tions ou suspensions aqueuses,dans le cas où la substance dis- soute ou en suspension, par exemple une matière colorante ou une résine peut rester dans le résitol sans influencer défavorable- ment ses possibilités d'application. Au lieu d'eau ou d'un mélan- ge avec de l'eau on peut aussi employer d'autres liquides n'ayant pas d'action dissolvante et n'agissant pas chimiquement sur la résine. Par exemple on peut employer des suspensions formées de 5% de cyclohexanol et 95% d'eau ou de 5% de toluol et 95% d' eau.
La fabrication des pièces moulées se fait à la manière ordinai- re dans des moules de préférence à la presse à chaud ou par exem- ple par inj ection.
Par exemple on prend
1 kg.de phénol liquide
0,8 kg.de formaldéhyde à 40%
2 gr.de carbonate de potassium anhydre on évapore jusqu'à ce que la résine se sépare,puis on chauffe jus-
<Desc/Clms Page number 9>
qu'à ce qu'il se forme un résitol qui contient de l'eau,ou bien on transvase dans un autre bassin et on transforme le mélange en un résitol sec par chauffage à 70 dans un four chauffé par exemple par l'électricité.On opère avec ce résitol par le pro- cédé décrit ci-dessus.On fragmente le résitol,on l'humidifie avec 40% d'eau par exemple et on fait apparaître la peau ainsi qu'il a été décrit.Dans le cas où l'on traite un résitol conte- nant de l'eau, on commence par le réduire en morceaux dans une machine à déchiqueter,
puis on amène ces morceaux sur les cylin- dres de la calandre et on opère ainsi qu'il a été décrit ci- dessus.
On peut aussi prendre:
1 kg.de novolaque provenant du phénol uu du crésol avec 100
EMI9.1
à 150 gr.d'héxaméthylènetétramine, faire fondre ou agiter et amener à l'état de résitol dans un four.La suite des opérations s'effectue ainsi qu'il a été dé- crit antérieurement.Au lieu des résitols préparés en partant des phénols et aldéhydes,en particulier de la formaldéhyde,on peut aussi employer des résitols obtenus par chauffage de pro- duits d'incorporation homogènes provenant des résols et d'hui- les grasses.Comme on le sait on peut préparer ces produits d'in- corporation par exemple en chauffant un résol avec une huile grasse en présence d'un solvant approprié,par exemple du cyclo- hexanol.puis,une fois le produit homogène formé,
en éliminant le solvant par distillation et en transformant le produit d'in- corporation par chauffage pour l'amener à l'état de résitol.
Le moulage des résitols s'effectue à la manière connue en soi de préférence à la presse à chaud dans les conditions habituel- les pour les mélanges de moulage de résines de phénolaldéhyde.
Le traitement décrit donne lieu à une modification sensi- ble,visible de l'extérieur de la structure colloïdale de la
<Desc/Clms Page number 10>
résine qui,d'une matière fragile et difficile à travailler est devenue un produit notablement plus élastique et d'une bonne fluidité.Cet effet est surprenant,car on ne pouvait s'attendre à une modification aussi profonde par un simple traitement à chaud par un liquide indifférent.Cet effet constitue un progrès notable,,car il permet de transformer par un moyen simple le résitol en une matière avec laquelle on peut fabriquer des ob- jets transparents d'une forme quelconque,ayant un aspect plai- sant et possèdant de précieuses qualités.