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OBJETS EN FIBRE ET RESINE AGGLOMEREES MOULES INDIVIDUELLEMENT
EN PLUSIEURS COUCHES.
Cette invention concerne la fabrication par.moulage indivi- duel en plusieurs couches d'objets en agglomérés de fibre et de résine ayant des formes creuses, telles que des assiettes, des plateaux, des coupes ou d'autres formes à rebord, ayant soit un 'bord relevé soit une conformation concave ou creuse.,
Dans une patente américaine N 2.274.095 du 24 février 1942, la Demanderesse a présenté,un objet en plusieurs couches dont les ébauches ou couches individuelles étaient moulées en matri- ce en partant de différents mélanges aqueux de pulpe fibreuse contenant des résines de phénolformaldéhyde, séchées et finies sous l'action de la chaleur et d'une pression mécanique.
Cette méthode permettait de produire des objets avec un minimum de frais de fabrication, 'et ces objets étaient d'une .bonne qualité d'usage et d'un aspect attrayant.
Pour certains, types d'articles moulés, cependant il est 'quelque fois désirable 'que .l'objet fini ait des propriétés qu .il est difficile d'obtenir en moulant en matrice les ébauches constituées par des mélanges aqueux de pulpe fibreuse contenant des résines de phénol-formaldéhyde insolubles dans l'eau. Parmi ces propriétés se trouvent des couleurs brillantes, claires et solides, 'des nuances de pastel et une dureté supérieure, une surface unie, ainsi que la résistance à l'usure, à l'abrasion, 'aux attaques de l'eau ou des agents chimiques.
Par Un de ses côtés, la présente invention concerne, en conséquence, la'production économique d'objets ,ayant ces pro- priétés et d'autres désirables encore,, que l'on ne peut obtenir par la méthode et les matières qui faisaient l'objet du brevet ci-dessus spécifié.
.Pour obtenir ce résultat, on suit d'une manière générale, la méthode exposée dans ce brevet antérieur pour la formation de la couche de base ou de fond, c'est à dire que cette couche de.base ou de fond-est, de préférence, moulée en matrice en par- tant d'un mélange aqueux de pulpe fibreuse contenant une résine de phénol-boraldéhyde-formaldéhyde insoluble dans l'eau, et séchée. Au lieu de mouler, de même, en matrice la ou les cou- ches de surface en partant d'un..mélange aqueux fibre-résine semblable, on moule en matrice cette ou ces couches de surface en partant d'un mélange aqueux de pulpe fibreuse qui ne con- tient pas de.résine du tout.
On sèche immédiatement ces couches et ensuite, par un procédé d'imprégnation approprié, on imprè-
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:1. cette coucha do surface séa::60, d'une réside en solution, dans la mesure voulue. Apre? séchage do cotte couche'd-.' cu.r:2ac'" impré- gnée de résine, on. la réunit à la couche de base ou de fond séchée,
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et on soumet les couchas superposées la, chaleur et à la pression pour faire le traitement de la résine et donner de la .compacité à l'objet.
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Bieii qu'on puisse employer diverses résines roL'ï' lr'r'énor la C0UCÚr, l:." :""1....1.::'-'0.00, il 0Gt préférable d'employer une résine. soluble dans 1' ^ü,Li w'E d'une coloration .,'" """')' .;6.., du tjp"! '' C.' l'ul"Ç6-ßGr maldéhyde, ou bien l'on f"'J.t colorer la ocucue de surface avant de l'irr.l;'loéi:;,n0:i." de résina. Quand on emploie cette :J;'Á;.:inr; ou d'autres 1"Ó.JLn0s s0h:úl8G cl<3,nc l'po,u cln 'cYl,nG 11nalcou()J; l'objeL fini pre- Lionte dans sa couche ou &en coucl1ou da surface un colori brillant ciL t L0.1:1. ::., u.:"1. nuance do pastel ou bian, si <:t.1'.C'..'..110 couleur n'a àÎ4 ajOu.foe; Ull- EL=z.ìoc.c t:i.'[1,nC1J111'",nto hlC010;:'), ainsi que la dure- té; 1 poli et la rtiistanoe a l'uuro, à l'ab'I"1,sion, à l'attaque de l'eau ou des agents clÍiratqu8s,. qui sont ù8llial.J.clÓf>.
Alors qu'il est p0!:(,JÎble d'ajouter ces résines solubins dans' l'eau ([1n;.;; .,'" rdlaTI,:./'1L.û..', ccmne cil-i, est indiqué dans la d81'1ando ani,ar lGÜr (:3, un tel procédé ne G0 r)0o""2,LC.8 pas 10w' les ;..'C.iO('110 GL11vt11a^: en vue do >(;:-,:,:1.":")1"' u1-n rctention convenable de la rézi- ix<J dans l'objet uoulé, il serait nécessaire d'GTf1:loY"j;' une solution aqueuse de résine saturée. Oetto solution saturée exigera do très, i:;,l"L1ncloG quartités de réaine coûteuse pour a'scuror la saturation o#àLo>1=>c 0." l'eau 1é00G;:C"j.l'''' dans 1,.,. 1)rGcüG:1..-.8 du :"cula,ün, et il faudra un ocntrolo analytique 0/' '.::;nt,j¯f pour uaintonir au i:Dô voulu la Í;J<1t,w"['5r;n de l'eau,' é-=: ai5r.''' à uaintenir toujours.'uni- forme let relenticn do la rcsine par l'él;L,ucÜ8.
D0,lue; cause de la souillure de l'eau par des saletés ou d'autres Liatiercs étrang8- res que cohorte un processus de cette na'L1i'^, il sera nécessaire de ;1-Jw.:ôç.;? l'eau i'..."éU.0;.,..;,,.,t en vue d'coezz1¯-1.e;. la propreté de l'ob- jet moulé, de uê;]"'1\;J que lorsqu'un objet moulé a th fait V""C des cloris difiérents.
Un autre coté de l'invention est afférent à la production. économique d'objets contenant des résines insolubles dans l'eau
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1 U type J:1hépol-fonl1:.J.dÓ1::.;y-ù0 qui sont susceptibles d'être dissoutes dans un solvant et incorporées ensuite dans la coucllo fibreuse de a'urfaco par un procédé d iLlpr6g.1"1L1tion convenable.
Généralement parlant, certains types de résinas de phénol-
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fcrnaldéhydc insolubles dans l'eau ne conviennent pas pour l'Itre 6!"1]?10yées dans un l..JélO,llg)U.1' i,OLti les raisons suivantes: elles de- viennent milles ot visqueuses quand elles sont mélangées avec de l'eau et so prennent en grands amas qui ne peuvent se répandre uni-
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formément dans la masse dos fibres cl8 l'ébauche. Ces grands amas do résine non uniformément répandus détruisent l'aspect de l'objet uraité.de 0 "L qu'ils donnent à l'cbjob une structure hétérogène.
On a observé que ces résines de phénol-formaldéhyde insolubles oi1-1"à l'eau peuvent 9':;1"'- incorporées et répandues dans toute la mas- se fibreuse de l'ébauche quand olles sont dissoutes dans un solvant approprié et, ensuite, incorporées a l'ébauche fibreuse par le même procédé que celui qui est employé pour imprégner l'ébauche fibreuse de résines solubles dans l'eau.
Il n'y a pas lieu, cependant, de limiter l'emploi de ces rési-
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nes de phanol-formaldéhyde insolubles dans l'eau, dont l'emploi est impraticable dans un.mélangeur, mais on peut en eT'1.ployer cer- taln B et toutes les résines de phénol-formaldéhyde qui sont GUS- coptibles d'être dissoutes dans un solvant.
On sait que des objets ci¯ pulpe moulés ont reçu un revêtement superficiel de résine pratiquement pure en vue de certaines.pro-
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priétés désirées. En gênerai, cependant cotte méthode ne donne pas satisfaction si l'on désire un revêtement d'une épaisseur apprécia-, ble, du fait que la différence des.coefficients de dilatation de la'
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. résine et du fond de fibre fait craqueler, éclater et écailler le revêtement superficiel de résine, et fait rejeter l'emploi de 'l'objet.
Ces, défauts ne peuvent, se produire dans les objets fabriqués - par. le présent procédé, parce que la résine est uniformément répandue. dans toute la couche de surface et est renfocée par les fibres . de cette couche, de sorte, que toute tendance de la.résine au cra- quèlement, à l'éclatement, à l'écaillage et à la disparition est neutralisée par les fibres de cette couche..
Un autre avantage de ces objets consiste à pouvoir mouler les couchas fibreuses superficielles et les emmagasiner; avant leur imprégnation, pendant une période considérable sans risque de dété- rioration. Dans la suite, elles peuvent être imprégnées, au moment où on le désire, avec-le type et la quantité de résine que l'on désire employer.
Dans le dessin annexé, la 'fig.l représente une coupe d'une ma- ..trioe percée de trous, immergée dans un bac contenant un mélange \, aqueux de pulpe fibreuse, et de résine synthétique, pour la forma- .tion par, aspiration d'une couche de base ou de fond;
La fig.2 est une coupe d'une couche fibreuse de surface qui a été.moulée en matrice en par tant d'un mélange aqueux de pulpe fi- - brause ne contenant pas de résine, séchée et imprégnée ensuite ,d'une résine en solution et séchée.
'La fig.3 'est'une coupe de la couche de base ou de fond après ' sonextraction 'de la matrice o elle a pris sa forme et son séchage, p r ê t e à l' a s s e m b l a g e en vue de constituer avec la couche de surface un objet en plusieurs épaisseurs.
'La fig.4 est une coupe.d'une paire de matrices finisseuses - .-complémentaires non perforées,, montrant la couche de base ébauchée de lafig.3 et la couche de surface imprégnée de la fig.2 superpo- sées l'une à l'autre dans ces matrices pour se resserrer, se finir et se lier entre elles sous l'action de la chaleur, et de la pres- sion mécanique.
La fig.5 est une coupe partielle transversale agrandie de l'objet -de la fig.4 une fois .fini, et, La.fig.6 est une vue semblable à la fig.5 montrant un objet en trois épaisseurs, constitué par une couche centraleou de fond et des'couches de surface de dessus et,de dessous.
On a désigné par 10 et Il les couches respectives de surface et de ,basa ou de fond. L'une et l'autre sont formées par aspira- tion ou par compression, .en immergeant une ou des matrices percées ' de trous 12 dans un ou des .bacs 13 contenant des mélanges aqueux -d'une pulpe constituée principalement par une matière fibreuse col- lulosique ou autre, avec ou sans addition de charges organiques ou inorganiques et d'une matière colorante.
Dans'la cas de la couche de base ou de fond 11, le mélange aqueux de pulpe contient une résine synthétique insoluble dans 1 eau, non traitée du type thermo-réglable ou thermo-plastique sous forme pulvérulente ou une autre forme appropriée. Cette résine est, de préférence mais,non nécessairement, du type phénol-formaldéhyde.
Dans le cas de la. couche de surface 10, le mélange aqueux- de pulpe ne contient pas de résine. La ou-les matrices sur lesquelles'- sont respectivement moulées les.couches 10 et Il correspondent exactement, par leurs dimensions'et leurs formes, aux dimensions et formes de l'objet fini.voulu,' et les couches moulées s'ajustent ou.s'adaptent'exactement l'une dans l'autre quand elles ont été retirées de'cette ou ces matrices et séchées.
'... La proportion de la fibre par rapport à la résine dans la cou-
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che de base 11 peut varier en fonction des propriétés recherchées dans l'objet fini. En général, la quantité de fibreu, en poids sec, dépasse cellede la résine de manière a. donner à l'objet une bonne résistance mécanique.
Apres que les couches 10 et 11 ont été moulées à l'épaisseur requise dans la ou las matrices, elles sont débarrassées de leur . contenance excédentaire en eau et séchées. Dans le cas de la cou- che de base ou do fond, le séchage est effectué à une température suffisamment basse pour que la composition chimique de la résine ne subisse aucun changement.
Dans cet état, la couche de base ou de fond (fig.3) est prête pour son assemblage avec la couche de surface. Cependant, avant que l'assemblage etl'opération terminale puissent être effectués, il est nécessaire d'imprégner la couche de surface avec une résine appropriée. Ceci peut être fait en dissolvant 'la résina dans un ou des solvants appropriés et en y immergeant la couche fibreuse de surface, ou en répandant la solution de résine sur l'ébauche jus- qu'à ce que celle-ci contienne la quantité voulue de résine.
Le degré d'imprégnation dépondra des qualités que l'on désire donner à l'objet fini, mais dans bien des cas il suffira de faire on sor- te que la résine soit répandue en principe uniformément dans toute la masse fibreuse de cette couche.
Quand elle a été imprégnée dans la mesure voulue et séchée pour en enlever le solvant résiduel à une température insuffisante pour apporter aucun changement dans la composition chimique de la résine, cette couche (fig.2) est en état d être assemblée avec la couche de base ou de fond pour constituer l'objot composite repré-' sentedans la fig.5.
Dans l'opération de consolidation et de finissage, les ébau- ches séchées 10 et 11 sont emboîtées l'une dans l'autre dans l'or- dre voulu de leur disposition, entre une paire de matrices complé- mentaires, non percées, de finissage 14 et 15, ayant des dimensions et formes correspondant exactement à celles qui sont requises pour l'objet fini, celles-ci étant exactement les dimensions et formes de la ou des matrices dans lesquelles ces couchas ont été moulées.
Le moule finisseur est fermé sur les ébauches sous une pres- sion suffisante pour leur donner la compacité et la solidité d'un' objet unique. Elles sont aussi soumises à une chaleur suffisante pour traiter la résine dos différentes couches d'une manière tout à fait uniforme dans et autour du canevas de fibres de ces couches.
L'une des matrices finisseuses ou les deux peuvent être chauffées de toute manière désirée, comme celle qui consiste à faire passer de la vapeur dans los canaux 16 et 17 ménagés dans les corps de ma- trices.
La pression exercée par l'intermédiaire clos matrices finisseu- ses pour donner aux couches de l'objet la compacité, est suffisante pour réduire celles-ci aux épaisseur et densité désirées, mais ne tord, rompt ou plie pas les fibres-ni ne modifia autrement leur disposition primitive dans l'ébauche.
Au coursdo l'opération do compression ot do finissage, la surface de la couche superficielle qui se trouve en contact avec la matrice finisseuse 15 prend un fini uni et lustré, et un patron ou un autre dessin décoratifplacés dans cette matrice se reprodui- sent sur la surface de l'objet. Cette matrice peut encore comporter des rainures ou autres entailles qui donnent naissance à des nervu- res de renforcement dans l'objet fini.
Il résulte' de l'opération de compression et de finissage que la résine de la couche de sur- face en contact avec les fibres superficielles de la couche de base ou de fond fait une prise intime avec ces fibres, et établit, avec la résine de cette couche de. fond, une liaison solide entre.les surfaces de contact de ces couches qui est, en principe, uniforme sur toute l'étendue de ces surfaces de contact.
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Larésine traitée de la couche de surface donne, de même, un fini dur, uni, semblable à de l'émail, à la surface extérieure de 'l'objet, laquelle résiste efficacement à la pénétration de l'humi- dité, de l'alcool, de la graisse, des huilas et des acides faibles et alcalis..
Dans l'objet à trois épaisseurs de la fig.6, la couche centra- 'le Il est une couché de fond recouverts, dessus et dessous, par , des couches de surface 10-10.
Pour des objets de gros volume, la couche de base peut évi- demment être moulée en plusieurstranches plutôt qu'en-une pièce unique, d'épaisseur excessive, de même, pour certains besoins, il peut être désirable de disposer une couche mince riche en résine, correspondant à la couchede surface 10, entre les diverses cou- ches de base correspondant à la couche de base 11 pour assurer une . liaison convenable entre les diverses couches de base. Dans cer- .tains cas, cependant, la proportion'de résine''par rapport à la fi- bre existant dans la couche de surface est notablement plus grande que dans la couche de base.
On peut évidemment apporterd'autres modifications diverses à la méthode et aux matières employées en restant dans le champ des revendications qui suivent.
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'REVENDICATIONS.
------------------------------- ' .- 1. Un objet fibreux en plusieurs épaisseurs, en forme de plateau comprenant une multiplicité de couches superposées, pré- formées, de matière fibreuse contenant de la résine, de forme et .dimensions complémentaires, comprimées et finies à chaud et sous pression, l'une des dites épaisseurd étant une couche de base.mou- lée en matrice à partir d'un mélange aqueux de pulpe contenant une quantité notable de fibre et une résine insoluble dans l'eau distribuée uniformément dans cette couche, et une autre des dites ,épaisseurs étant une couche de finissage, moulée en matrice à par- 'sir d'un m6lange aqueux de pulpe fibreuse, séchée et ensuite in- prégnée à l'aide d une résine dissoute dans un solvant, et.séchée, ,la-résine étant, dans chaque couche, répartie de açon sensible-.
ment,uniforme, et la quantité proportionnelle de résine par rapport à la fibre dans la couche de finissage étant notablement plus im- portante que la quantité proportionnelle de résine par rapport à la.fibre dans la,dite couche de base, la structure fibreuse de ces couches demeurant sensiblement inchangée, sauf, en ce qui concerne la compacité,..depuis leur forme initiale de moulage en matrice, et donnant un.obpt en substance exempt.de défauts dûs à des rides ou fronces, plis ou ruptures dans la structure fibreuse, la résine tr.,it6o de la couche de finissage donnant un fini dur, lisse, ana- logue à l'émail à la surface exposée ou extérieure de cette couche, et avec la résine traitée de la couche de base procurant une liai- son entre les surfacés en contact, des dites couches.
2. Un objet fibreux en plusieurs épaisseurs, en forme de pla- ,.' a :¯teGu talque revendiqué dans la revendication 1, caractérisé en ce #######que la couche de base est disposée'entre deux des dites couches de ' finissage dont, dans chaque, la.quantité proportionnelle de résine .est notablement plus importante que la. quantité proportionnelle de résine'par rapport à la fibre dans la couche ç1e base, et ces deux couches de finissage ayant un fini dur, lisse, analogue à l'émail.
3. La méthode de fabrication d'un objet 'fibreux en plusieurs .épaisseurs tels que revendiqué dans la revendication 1, qui consis= a mouler en matrice, à partir d'un mélange aqueux de pulpe con- tenant'une. quantité notable de fibr9 et une résine non traitée in- soluble dans l'eau, répartie uniformément dans-le dit mélange, une couche de base.ayant sensiblement la forme de l'objet terminé; à mouler en matrice) à partir d'un mélange aqueux de pulpe fibreuse, une,couche de finissage de dimensions et forme complémentaires; à