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Monsieur Brayton MORTON, Westport, Comté de Bristol, Massachusetts, Etats Unisd'Amérique.
OBJET MOULE ET METHODE DE FABRICATION DE CET OBJET.
La présente invention a pour objet la production d'objets moulés, 'telles que des assiettes et autres plats, plateaux, tasses ou bols, etc, ,, et en fait tous objets ayant un bord relevé ou de forme creuse, ainsi que, tout aussi bien,une multitude d'autres objets capables d'être mou- les à partir de fibres et de substances plastiques,y compris les rési- nes. Des objets creux de divers genres ont antérieurement été moulés à partir de résines, en particulier les résines phénoliques,qui ne sont pas altérées par l'eau,ni par la chaleur en dessous de la température de distillation destructive. Toutefois,pareils objets sont fragiles.
On a également fabriqué des panneaux et des feuilles de diverses épais seurs, à l'aide de couches de papier imprégnées de semblables résines et assemblées par la chaleur et la pression. Les feuilles de ce genre sont souples et résistantes à la rupture en raison, de leur teneur en fibres, et elles résistent plus ou moins bien à. l'eau et à la chaleur en raison de leur teneur en résine.On ne peut toutefois les fabriquer que planes ou avec une courbure cylindrique. Elles ne peuvent être moulées en formes creuses limitées de tous côtés pa.r une partierele- vée sans passer par un découpage en pièces.
Le moulage implique J'écou- lement de la matière sous la pression des moules, et lorsque la matière contient des fibres, l'écoulement produit par le moulage déplace ou @ rompt, et sépare plus ou moins les fibres dans les portions de la matiè- re ou se produit l'écoulement, avec le résultat que l'objet terminé est faible et fragile dans celles de ses portions où s'est produit un écou- lement appréciable.Lorsque la structure est établie à l'aide de feuil-
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les de papier imprégnées de résine, la déformation a pour conséquence soit de rompre les feuilles si elle tend à les étirer et si elle est poussée au delà d'une très petite valeur,ou bien provoque le plissement et la formation de plis dans les feuilles en arrêtant le mouvement des matrices de pressage.
Bien que cet inconvénient ne soit pas aussi mar- qué dans le cas d'objets formés de couches de tissus imprégnées de ré- sine, la différence n'est qu'une question de degré,et la, profondeur laquelle la matière de structure lamellaire en tissu imprégné peutêtre moulée, est limitée. Le prix élevé de cette matière est un obstacle son emploi industriel et prohibe son -emploi pour beaucoup d'usages.
La présente invention obvie aux inconvénients précités et rend possible la fabrication d'objets creux moulés,sans limite quant à la profondeur de moulage, de bas prix, qui sont de structure homogène et présentent une résistance uniforme dans toute leur étendue, qui sont imperméables à l'eau lorsque la substance plastique est insoluble dans l'eau et,lorsqu'ils contiennent une résine durcissant par la chaleur, ils sont également Inaltérables par la chaleur en dessous de la tempé- rature de carbonisation.
Ces buts sont atteints en prévoyant un mélan- ge de fibres, d'une dispersion de résine ou autre substance phstique appropriée au but poursuivi, et d'eau, de la consistance de la pâte à papier,ou d'une consistance plus ou moine analogue,puisà à donner µ la pulpe une forme qui est approximativement celle de l'objet désiré fini tandis que la pulpe est fluide et que les fibres sont libres de pren- dre toute formation imposée par les dispositifs conformateurs; à ex- traire l'eau du mélange conformé ou moulé et à donner à l'objet ses dimensions et profil défini tifs, et à, traiter ou stabiliser la résine de la matière par l'application de pression et de chaleur.
L'invention comprendra) la méthode de fabrication d'objets creux ,par conformation préalable de dispersions de pulpe et résine dans une forme qui est approximativement celle de l'objet fini;l'établissement de ces formes préalables et leur conversion en objets finis par pres- sion et application de suffisamment de chaleur pour fondre la résine (ainsi que la traiter ou la stabiliser lorsqu'une résine thermo-drucis@ sable est employée); (c) les pré-formes d'objets creux dont la forme est engendrée ; et(d) le produit final résultant du moulage de ces formes préalables avec application convenable de chaleur et de pres-
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sion.
Les objets de l'invention sont caractérisés par des parois laté- rales et de dessous ou de dessus ou des reborda,de structure et compo- sition pratiquement uniformes dans l'ensemble. A défaut de meilleure expression ils ont été définis comme de forme à génératrice angulaire, ce qui signifie que les surfaces qui les délimitent sont des surfaces engendrées par une ligne autre que droite tournant autour d'un axe, ou se déplacant le long d'une ligne autre que droite qui s'étend trans- versalement à la ligne génératrice.En appliquant cette définition à l'objet représenté, la ligne génératrice serait celle formée des seg- ments auxquels sont appliqués les références b,c, d, et e dans la fig. 4 avec la moitiédu fond de l'assiette y représentée, cette ligne tour- nant autour de l'axe géométrique de l'assiette.
Mais l'invention n'est pas limitée à, des objets uniquement délimités par des surfaces de ré- volution,maiscomprend ceux de formes polygonal en et autres formes, régulières ou irrégulières, et de formes polygonales complètes ou in- complètes. La ligne génératrice peut être une courbe continue de rayon de courbure uniforme ou variable,ou bien elle peut être formée de deux ou d'un plue grand nombre de portions droites ou courbes se re- joignant suivant des angles plus ou moins aigus ou des courbes plue ou moins marquées. Les coupes de pareils objets suivant des plans transversaux au déplacement de la ligne génératrice, présen@ent des por- tions qui sont disposées angulairement l'une par rapport à l'autre.
Le dessin annexé montre, titre d'illustration,un des nombreux objets pouvant être établi à l'aide du pro cédé, dans deux stades de sa fabri catio n.
Figs.1 et 2 sont, respectivement, une vue perspective et une coupe diamétrale d'une assiette ou plat formé d'un mélange de pulpe de pa- pier et de résine,aprèsque l'eau a été extraite ;
Figs.3 et 4 sont des vues analogues de l'assiette ou plat terminé.
En exécutant l'invention, une pulpe est formée de fibres et d'eau.
Toutes les fibres convenant pour la fabrication du papier peuvent être employées à cet effet, y compris les fibres courtes telles aue celles provenant de bois déchiqueté, ou broyé. On peut utiliser les pulpes nouvelles, comme la pulpe de bois au sulfite,ou un mélange de sulfite et de fibres de bois broyées,ou de déchets de papier. Les vieux jour- naux bien malaxés avec de l'eau donnent une pulpe convenable et très économique.
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un mélange avec la pulpe de fibres une quantité appropriée de résine. Une résine quelconque peut être employée sans s'écarter du principe et de l'esprit de l'invention,mais il est préférable d'utiliser une résine synthétique du type thermo-durcissable, comme une résine phénol-formaldéhyde, plûtôt qu'une résine du type thermo- plastique.
Pourtant,pour des objets qui ne sont pas exposés à être soumis à. des températures suffisamment élevées pour les ramollir, des résines de nature thermo-plastique peuvent être employées,
La résime est mélangée avec la pulpe dans le malaxeur ou mélan- geur à pulpe, et afin d'obtenir et de maintenir une dispersion uni- forme dans la pulpe il est préférable d'appliquer le processus du brevet N 2.027.090 du 7 Janvier 1936., ayant pour titre "Moyens et méthode pour disperser de la matière dans un produit fabriqué".Con- formément à ce processus, de la résine dans un état finement divisé est tout d'abord mélangée intimement avec une dispersion éparse de fibres, dans une masse d'un liquide formant un gel, qui maintient les fibres dispersées et les particules de résine en suspension et.
qui,après gelification et après avoir été fragmenté dans le malaxeur ou mélangeur, de pulpe, enveloppe les particules de résine et lie sem- blables particules à des fibres isolées ou à des groupes de fibres de la dispersion initiale,de sorte que, lors du mélange avec la dio- persion de la masse pribcipale de fibres, les fibres auxquelles les particules de résine sont attachées empêchent ces dernières de se séparer de la dispersion ou d'être entraînées avec l'eau extraite lorsque la pulpe est placée sur une forme ou conformée dans un moule.-
En bref,la méthode du dit brevet assure l'introduction de la résine dans la pulpe en petites particules,
procure le mélange et la disper- sion uniformes des particules de résine dans les fibres et oblige la dispersion à rester sensiblement pareille pendant l'opération de conformation de la pulpe à la forme approximative de l'objet fabri- quer. Pour la description complète du procédé,11 convient de voir le dit brevet qui, à titre de référence fait partie de la présente invention.
Bien que dans sa généralité l'invention ne soit pas limi- tée à ce mode de dispersion d'une résine, comme néammoins il permet . d'obtenir des résultats qui, la connaissance du demandeur-né peu- vent être réalisés par aucune autre méthode possible de dispersion de résine dans la pulpe,il est revendiqué ici comme une phase du
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procédé combiné .
La teneur proportionnelle de résine peut varier dans de larges limitée.on a produit des assiettes ou plats et d'autres objets tout à fait satisfaisants dans lesquels la résine représente en poids environ les 40% du poids de fibre séche dans la pulpe.Toutefois cet- te teneur peut aller d'un peu moins de 20% à un peu plus de 60% suivant les qualités de souplesse,de dureté, de résistance, et de résistance à l'action de l'eau et aux attaques chimiques exigées de l'objet fini-.
La dispersion de pulpe ainsi produite est alors amenée à la con- formation approximative de l'objet désiré,mais avec une plus forte épaisseur,par dépot avec aspiration sur ou dans une forme,ou par pressage entre des matrices de moulage, en refoulant la pulpe dans un espace fermé de conformation convenable, comportant des moyens de drainage appropriés,ou de toute autre façon. C'est à dire, la même méthode peut être employée dans ce but que celle employée an- térieurement pour la fabrication d'objets en pulpe de bois,ou bien toute autre méthode appropriée et satisfaisante peut être sui vi e.
Les formes et les objets susceptibles d'être ainsi'produits compren- nent toutes celles et ceux qui peuvent être moulés ou appliqués ex- térieurement sur, ou intérieurement dans une forme,ou refoulés dans une chambre fermée convenablement drainée, et dont la masse de pulpe conformée peut être retirée lorsque suffisamment de sa. teneur en eau a été extraite, et que les fibres sont suffisamment feutrées pour permettre les manipulations. Pour produire des objets de dimen- sions et proportions telles qu'ils doivent être renforcés par une matière plus résistante,ou bien dont l'usage nécessite la fixation à des supports, la pulpe peut être moulée autour d'insertions ou d'armatureprépondant à, ce but. Par la suite, l'eau restant entre les fibres est évaporée.
Finalement l'objet grossièrement préformé est placé entre des matrices de moulage présentant des surfaces lisses et des contours complémentaires des contours reauis pour l'objet terminé, et il est soumis à l'action de la pression et de la chaleurde degrés suffi- sant pour comprimer les fibres en une structure dense, et traiter ou stabiliser la résine. L'objet préformé, à texture lâche,peut ainsi
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être comprimé à environ un tiers de son épaisseur initiale.
Comme il existe des limites d'épaisseur au delà desquelles il n'est pas possible d'aller en l'abri quant un objet à l'aide de pulpe, en par- ticulier lorsque la pulpeest déposée par succion, en raison de la difficulté d'extraire l'eau de formations excessivement épaisses, il peut être désirable dans de nombreux cas de réunir deux ou plu de deux formes de pulpe ensemble dans le moule final pour obtenir un objet fini de l'épaisseur et de la densité prescrites. Sous l'action de la chaleur et de la pression la résine est fondue et amenée à s'écouler,de sorte qu'elle remplit les petits interstices entre les fibres et forme une pellicule ou film aux surfaces de l'objet.Lorsque deux ou plus de deux ébauches de l'objet sont ain- si pressées ensemble,
la résine qui atteint leurs surfaces continues les relie l'une à, l'autre, en formant en fait une seule structure intégrale.
Dans certains cas il peut être désirable d'appliquer un recou- vrement de résine liquide ou en poudre sur les surfaces de l'objet préformé avant sonmoulage fina.l. Ceci a pour but de submerger tou- te fibre qui pourrait dépasser ces surfaces et de former une sur- face plus lisse que celle qui, sinon, serait obtenue. Une matière colorante peut en même tempsêtre appliquée sur ces surf aces,grâce à quoi l'effet décoratif est amélioré.
La conformation préalable donnée à l'objet en pulpe est si voi- sine de celle des matrices de finissage, qu'il ne se produit dans celles-ci aucun écoulement ou glissement appréciable des fibres, et virtuellement le seul changement est une réduction dans l'épais- seur de l'objet.
C'est dire que la structure et la position des fibres sont pratiquement inchangées, sauf en ce qui concerne la com- pacité,à partir de leur forme moulée initiale.Mais de petites con- formations,comme le bourrelet représenté en a dans la fig. 4, et des zones distinctes telles que celles représentées en b et ±,qui n'ex- istaien@ pas dans l'ébauche de pulpe,peuvent être produites, et les angles,comme en d et ,!, entre différentes surfaces peuvent être ren- due plue nets,sans provoquer d'écoulement disruptif,ni de déplace- ment des fibres.
Le résultat final est un objet dans lequel les positions rela- tives des fibres demeurent pratiquement inchangées au pressage fi-
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nal sauf qu'elles sont plus fortement serrées les unes contre les autres, et dans lequel les fibres ne sont pas rompues et intrinsè- quement aussi solides que dans la matière initialement mise en oeu- vre. L'objet est incassable par les chocs et les accidents qui sont les grandes causes de destruction des articles en verre et en por- celaine.
Il peut choir sur un pol dur ou être cogné contre les bords d'un bassin dans lequel on le lave, sans se rompre ou produire des éclats.Il peut, sans déterioration, être lavé dans de l'eau chau- de ordinaire et être stérilisé dans de l'eau bouillante.Lorsqu'une résine thermo-durcissable a été utilisée, il peut sans inconvénient être soumis à des températures plus élevées que celle de l'eau bouillante, jusqu'au degré auquel commence la distillation destruc- tive de la résine et des fibres.
Le dessin montre ]'invention mise en oeuvre dans une assiette à dessert de service de table-Il doit toutefois être entendu que des assiettes et des plats de toutes autres dimensions et formes, des tasses, des saucières, des plats à légumes, des objets de vaisselle des plateaux et une grande variété d'autres objets, englobés dans l'expression "objet en forme de plat"peuvent être fabriqués de la mme façon.