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M. D. HEYMAN, résidant à WOODMERE, N. Y. (E. U.A.).
FEUILLE DE MICA ENTIEREMENT IMPREGNEE D'HUILE ET PROCEDE POUR SA
FABRICATION.
La présente invention concerne la production de feuilles de mi- ca imprégnées d'huile.
Dans mes travaux antérieurs avec le mica dit "intégré" suivant les brevets U.S.A. Nos 2. 405.576 et 2.490.129, j'avais trouvé que lorsque le mica intégré est saturé ou imprégné avec l'huile et est ensuite chauffé, les surfaces vierges naissantes ou activées des paillettes, contenues dans le mica, semblent avoir une influence catalytique sur l'huile avec appa- remment un nouvel arrangement des molécules. J'ai constaté que la consistan- ce de l'huile qui était d'abord visqueuse est devenue semblable à celle d'une gelée, et ensuite, quand la température et la durée de l'application de la chaleur ont augmenté, l'huile sous forme de gelée s'est solidifiée en une substance tenace, dure et pratiquement inflexible.
Après beaucoup d'expérimentation j'ai découvert qu'il était pré- férable d'appliquer la chaleur en deux phases, la première en atmosphère non-oxydante ou dormante pour que l'huile se transforme d'abord en gelée, et la deuxième en atmosphère oxydante ou active pour faire durcir la gelée d'huile. J'ai employé diverses huiles, végétales et minérales. Alors que les résultats ont été satisfaisants dans tous les cas, c'est l'huile miné- rale ordinaire qui a donné les meilleurs résultats et cette huile est pré- férée à cause de son prix plus bas.
On dirait que pendant la phase de chauffage en atmosphère non- oxydante, la polymérisation des molécules d'huile commence, et que la phase oxydante achève la polymérisation avec ce résultat que le produit est com- plètement solide et non-poreux. Par des essais appropriés, j'ai trouvé qu'u- ne telle feuille imprégnée d'huile est très résistante aux acides et à la chaleur, qu'elle ne s'enflamme pas sous l'effet d'un feu ouvert, et qu'elle
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est non-hygroscopique et est fortement diélectrique.
En conséquence, l'un des objets de la présente invention est de prévoir une feuille de mica intégré imprégnée d'huile, qui présente les caractéristiques et les propriétés mentionnées ci-dessus.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une nouvelle métho- de de fabrication d'une telle feuille.
J'ai également trouvé que les deux phases peuvent être mises en oeuvre soit immédiatement l'une après l'autre, soit à un certain intervalle de temps. Ainsi, j'ai trouvé que l'état intermédiaire où la feuille est molle permet d'appliquer ou enrouler cette feuille autour d'un objet tel qu'un fil de fer conducteur ou une bobine et que la seconde phase de chauffage, après que la feuille a été ainsi appliquée ou enroulée, durcit ou rigidifie la feuille sur,ou autour de l'objet, en l'isolant ainsià l'égard de l'élec- tricité et de la chaleur.
En conséquence, un autre objet de l'invention est de prévoir une nouvelle méthode comme expliqué ci-dessus, dans laquelle la phase d'ap- plication d'une feuille de mica imprégné sur un objet est interposée entre les deux phases de chauffage qui sont employées pour transformer l'huile d'imprégnation en une masse dure et polymérisée.
Cet objet et autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention deviendront encore plus clairs de la spécification détaillée qui suit et dans laquelle des méthodes à titre d'exemple de l'invention sont décrites, la dite spécification décrivant également les produits qui sont obtenus par ces méthodes.
Dans les dessins,
Fig. 1 est une vue mi-schématique de l'appareil servant à met- tre en oeuvre le procédé de production d'une feuille de mica intégré impré- gnée par l'huile.
Fig. 2 est une vue en section agrandie considérablement d'une feuille imprégnée selon l'invention.
Fig. 3 est une vue de côté d'un conducteur électrique qui a été enveloppé au moyen d'une feuille produite par la méthode présente.
L'épaisseur de la feuille de mica intégré employée dans la pré- sente invention n'a pas d'importance excepté que l'on peut faire passer les feuilles qui sont relativement minces et flexibles de manière continue dans l'appareil qui sera décrit ci-après, tandis que les feuilles plus épaisses et inflexibles peuvent être transportées vers des parties constituantes suc- cessives de l'appareil. Dans les deux cas, les méthodes sont les mêmes ex- cepté que la continuité de la méthode est facilitée quand l'appareil est disposé comme illustré.
Dans les brevets mentionnés ci-dessus il est dit que le mica intégré comprend des paillettes qui sont extrêmement minces ou bien des la- minations de mica ayant des surfaces nouvelles disposées au hasard, et de cette manière ces surfaces sont en relation contigüe de sorte que les forces de cohésion naturelles qui existent dans les paillettes de mica, agissent pour provoquer la re-agglomération des paillettes et former ainsi une feuil- le "intégrée". Fréquemment, les paillettes dans une telle feuille sont dis- posées dans plus d'un plan, et la forme des paillettes est très irrégulière.
Ainsi, la feuille a une porosité considérable comme on le voit de la sec- tion considérablement agrandie de la Fig. 2.
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L'appareil montré dans la Fig. 1 comprend un réservoir d'impré- gnation 5 dans lequel on fait passer une feuille de mica intégré 6 si elle est mince ; cette feuille est épaisse, on la plonge dans le réservoir.
D'après l'invention, la période d'imprégnation ou de saturation variera se- lon la viscosité de l'huile 7 dans le réservoir 5. Les huiles légères néces- sitent seulement quelques minutes pour saturer complètement une feuille, tandis que les huiles plus visqueuses nécessiteront peut-être quelques heu- res. En tout cas, la période de saturation peut être réduite en maintenant chaudes les huiles plus denses ou plus lourdes, par application de chaleur au réservoir 5, les huiles végétales comme l'huile de lin ou de soya, ainsi que les huiles minérales, légères ou lourdes, telles que l'huile combusti- ble et l'huile employée comme lubrifiant, ont toutes été employées avec de bons résultats. A présent, on pense que l'huile combustible est la meilleu- re à cause de son coût peu élevé par rapport à celui des autres huiles.
Ainsi que montré dans les dessins, des rouleaux appropriés 8 sont employés pour guider la feuille 6 dans le bain d'huile 7, et un ou plu- sieurs de ces rouleaux peuvent être actionnés à faible vitesse afin de per- mettre à chaque portion de la feuille de se saturer complètement avec l'hui- le.
Après sa sortie du réservoir 5, on peut faire sécher les deux faces opposées de la feuille imprégnée en faisant passer la feuille entre des dispositifs essuyeurs 9. La feuille saturée est alors dirigée dans le four 10 où l'atmosphère est dormante et non-oxydante. Ce four est pratique- ment fermé, excepté aux endroits où la feuille pénètre dans le four et le quitte, afin que les gaz qu'on emploie pour obtenir une atmosphère non-oxy- dante soient retenus dans le four. En pratique, je remplis le four avec un gaz inerte, tel que l'anhydride carbonique, l'azote, l'hydrogène, le hélium, etc.. afin d'exclure pratiquement tout oxygène. Je laisse la feuille de mi- ca saturée dans cette atmosphère pendant environ une demi-heure et j'appli- que une température d'environ 600 F (315 C).
Sous l'effet de cette chaleur la feuille est cuite et l'huile d'imprégnation passe par une phase de poly- mérisation qui donne à l'huile la consistance d'une gelée. La feuille qui quitte le four 10 conserve encore une grande partie de sa flexibilité ori- ginale .
La feuille qui a été partiellement traitée est alors dirigée vers le four d'oxydation 11 à atmosphère active ou oxydante dans lequel il y a une circulation d'air. Une ouverture 12 à la partie supérieure de ce four rend la circulation d'air possible. Ce four est également chauffé à une température d'environ 600 F, et la gelée d'huile passe par le four pen- dant environ une demi-heure et est soumise à une phase finale de polyméri- sation, qui produit le durcissement de la gelée, et, tout en étant dure, elle présente une flexibilité réduite. Evidemment les feuilles plus minces auront une flexibilité plus grande que celle des feuilles plus épaisses.
A cause de la dispersion de l'imprégnât dans les pores de la feuille, celle- ci acquiert la résistance et la dureté de l'imprégnât polymérisé.
Le produit obtenu est très résistant à l'égard des acides et de la chaleur et est non-hygroscopique, comme mentionné ci-dessus. On peut uti- liser ce produit comme isolant de chaleur et d'électricité.
Si on le désire, on peut faire passer ces feuilles dans un bain de résine 13 pour recevoir une couche de résine, puis elles pourront être soumises à la cuisson dans un four 14 pendant un laps de temps approprié, et enfin ces feuilles sont enroulées sur une bobine 15 sous la forme du pro- duit fini. Une telle couche de cuisson peut comprendre de la résine de sili- cone, du glyptol ou bien un vernis approprié. La température de cuisson peut varier selon la résine utilisée. Une température de 450 F est approxi- mativement correcte pour la résine du silicone, tandis que des températures
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plus basses sont nécessaires pour le glyptol et pour certains autres vernis.
La durée de chauffe de la résine peut varier de une à deux heures pour être certain que la résine a été complètement vulcanisée.
Quand la feuille doit être employée comme recouvrement ou embal- lage de conducteurs et bobines électriques, on modifie la méthode que l'on vient de décrire.On fabrique la feuille de mica intégré en lui donnant la largeur d'un ruban, et sous une très faible épaisseur pour que le ruban soit encore flexible. Cette mince bande est alors saturée d'huile et est soumise à la cuisson en atmosphère non-oxydante, comme décrit ci-dessus. La bande passe alors dans le four d'oxydation pendant un temps relativement court, par exemple pendant dix minutes, afin d'achever la polymérisation partielle de l'imprégnât, tandis que la bande reste suffisamment flexible pour qu'elle puisse être enroulée sur de petits diamètres, tels que ceux des conducteurs électriques, et pour qu'elle puisse être appliquée sur des coins aigus.
A ce moment intermédiaire, on applique une couche de résine sur la bande, en trempant celle-ci ou bien en l'aspergeant, cette dernière mé- thode étant préférable afin d'éviter le mélange de la résine et de l'impré- gnat qui est encore à l'état plastique. Après avoir appliqué une chaleur suffisante pour enlever un peu de la viscosité de la résine, la bande est enroulée sous forme d'un rouleau similaire aux bandes adhésives électriques.
Cette bande collante peut être enlevée du rouleau et employée pour recou- vrir des fils conducteurs, etc. Enfin, le conducteur ou bobine ainsi recou- vert est soumis à la cuisson dans un four pendant un laps de temps-variant entre vingt minutes et trois heures à une température de 400 F à 600 F pour achever la polymérisation de durcissement de l'imprégnât. La durée de cette dernière cuisson dépend du nombre de tours du ruban. Le résultat en est que l'emballage acquiert une grande résistance diélectrique, une grande résis- tance aux acides et à l'humidité et est extrêmement solide.
De la même manière que celle dont d'autres emballages isolants ont été traités, l'article emballé décrit ci-dessus peut être plongé dans de la cire ou on peut lui en donner une autre couche similaire.
Ainsi, la présente méthode peut être modifiée d'une méthode con- tinue produisant une feuille isolante en une méthode dans laquelle les di- verses phases du procédé sont interrompues pour appliquer la feuille ou le ruban pendant qu'ils se trouvent dans une phase intermédiaire, sur un objet électrique.
Dans les applications à voltage élevé, un bon isolement présen- te un problème dont la solution n'est souvent réalisée qu'à gros frais. Beau- coup de méthodes d'isolement connues impliquent l'emploi d'une cellulose, telle que le papier, qui, même si elle est entourée d'un fourreau de métal doux,tel que le plomb, attire fréquemment les rongeurs et la vermine et est mangée par eux. L'isolement mica-huile, suivant la présente invention, n'ayant aucune valeur nutritive, est beaucoup meilleur à ce point de vue que les isolements connus.
Tandis que je viens de décrire certains modes de réalisation de mon invention, des variations ou modifications de celle-ci peuvent être ap- portées sans sortir des principes et de la portée de l'invention revendiquée.
Ainsi, je désire réserver comme ma propriété de telles modifications qui pourraient tomber sous la portée de ces revendications.