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STRATIFIE DECORATIF POST-.FACONNABLE ET PROCEDES POUR SA FABRICATION.
La présente invention se rapporte à des stratifiés décoratifs susceptibles d'etre poste-façonnés et de prendre des formes courbes comple- xeso
Jusqu'à présent on a pu préparer des stratifiés post-façonnables à partir de certaines résines phénoliqueso Mais les résines phénoli- ques n'existent pas dans certaines couleurs claires et ne se prêtent pas à certains motifs décoratifs.
Il est désirable pour fabriquer des tablettes et dessus d'éviers et de tables et d'autres éléments:, de disposer d'un stratifié thermoduroi complètement vulcanisé décoratif et post-façonnable., de forme relativement plane qui devient suffisamment déformable par simple chauffage pour pouvoir prendre sous une pression réduite n'importe quelle forme désirée dans des moules ou formes simples en boisa plâtre ou autres matières peu coûteuses, cet élément conservant après refroidissement la forme courbe complexe qui lui a été communiquée par les formes ou les moules.
Actuellement;) le procédé connu pour préparer des dessus d'é viers, par exemple comprenant une plaque destinée à recevoir les éclabous- sures.) d'une seule pièce avec l'évier et avec bords et angles arrondis, consiste à mouler le stratifié dans un moule en acier à la forme désirée. Un autre moule en acier doit être utilisé si l'on veut changer la forme ou les dimensions du stratifiée Le prix de chacun de ces moules est très élevé et rend le procédé de moulage prohibitif sauf pour la fabrication en grande série de chaque modèle.
Il est donc désirable de disposer d'éléments stratifiés post-fagonnables et décoratifs, d'une seule pièce, pouvant être postfagonnés en dehors de l'atelier de stratification, pour obtenir une forme quelconque présentant des courbes dont les rayons de courbure ont moins de 76 mm pour une épaisseur de 1,2 à 1,6 mm, afin de s'adapter aux conditions
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particulières d'une maison d'habitation, d'un restaurant, d'un bureau ou d'autres applications.
On a tenté de préparer des stratifiés avec des feuilles de surface imprégnées d'une résine mélamine-formaldéhyde, ou dont toute la masse est en résine mélamine-formaldéhyde., mais ces stratifiés n'ont pu être cintrés suivant des arcs de 76 mm de rayono Ils se rompent ou se plissent même lorsqu'ils sont post-façonnés suivant des arcs de 76 mm de-rayon ou plus.
Dans la plupart des applications, les arcs des coins et des courbes ont moins de 76 mm de rayon. Par conséquent, ces stratifiés ne se prêtent pas au. postfaçonnage pour les besoins commerciaux.,
Le but de l'invention est de fournir un stratifié résineux composite à surface décorative pouvant présenter un motif décoratif quelconque et susceptible d'être post-fagonné en épaisseurs de 1,6 mm environ suivant des arcs d'un rayon de moins de 25 à 76 mm.
Un autre but de l'invention est de préparer des stratifiés postfaçonnés à partir de feuilles relativement planes d'un stratifié composite complètement vulcanisé présentant une surface décorative et un corps en résine phénolique choisieo
L'invention ressortira de la description ci-après de plusieurs de ses formes de réalisation, faite avec référence aux dessins annexés,dans lesquels
Figure 1 est une vue en élévation montrant une pile de feuilles destinées à former un élément stratifié par moulage.
Figure 2 est une coupe transversale à travers un stratifié préparé au moyen de la pile de la figure 1 et
Figure 3 est une coupe d'un dessus d'évier post-fagonné.
L'invention fournit un stratifié composite d'environ 1,6 mm d'épaisseur ayant une surface décorative d'une couleur ou d'un aspect désiré pratiquement quelconque, qui peut être complètement vulcanisé à l'état relativement plat, puis post-fagonné en éléments de forme complexe comportant des courbes dont les arcs ont moins de 76 mm de rayon, sans se rompre ou se déformer indésirablement d'une autre manière.
En particulier, on a trouvé que ces stratifiés peuvent être préparés en combinant plusieurs feuilles en matière fibreuse extensible, destinées à former le corps du stratifié,qu'on imprègne et qu'on lie ensemble par 40 à 60% en poids d'une résine phénolique et en y appliquant une feuille de surface, cette dernière comprenant du papier portant un pigment ou un dessin déterminé et de 100 à 200% de son propre poids d'une résine arènesulfonamide-mélamine-aldéhyde particulière.
(Le terme "arène" désigne un hydrocarbure aromatique, voir Chemical and Engineering News, Volume 30,N 43, 27 octobre 1952, page 4513). Les feuilles formant le corps du stratifié et la feuille formant la surface peuvent être facilement combinées sous l'effet de la chaleur et de la pression en un stratifié possédant de bonnes propriétés physiques et chimiques et un excellent aspect (lustre, couleur etc.).
Le stratifié peut être facilement post-façonné dans des moules simples en bois, en plâtre ou en une autre matière peu coûteuse sous des pressions modérées en les chauffant d'abord à une température de 140 à 225 C et en les plagant dans les moules ou formes , ce qui permet de leur faire prendre sous de faibles pressions d'environ 1,75 kg/cm2, n'importe quelle forme complexe désirée comportant des courbes de rayon relativement petit.
Refroidi dans ces moules à une température inférieure à 100 C, le stratifié conserve la forme qui lui a été communiquée par le mouleo En utilisant ce stratifié composite, l'artisan peut préparer facilement de nombreux éléments décoratifs tels que tablettes et dessus de tables et d'éviers, panneaux pour comptoirs et autres produits ménagers et commerciaux ayant des courbes et formes diverses, sur place ou dans un atelier, suivant les conditions de l'installationo On obtient ainsi des éléments arrondis sans joint présentant des surfaces lisses et lustrées.
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Pour la préparation des stratifiés composites de 1'invention9 le corps du stratifié est constituede préférence d'un papier crêpé dans
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les deux sens existant actuellement dans le commerce.
Ce papier arêpté dans les deux sens est traité par 40 à 60 % de son poids d'une résine phénolique.
D'excellents résultats ont été obtenus en employant comme résine phénolique le produit de réaction du crésol avec 1 à 1,2 mole de formaldéhyde par mole de crésol. Une composition satisfaisante comprend 1 mole d'or tho-p ar a-cré sol et 1,1 mole de formaldéhyde en solution aqueuse qu'on fait réagir ensemble en présence de 1/2% en poids d'un catalyseur alcalin comme la chaux.
On fait réagir la résine phénolique sous reflux pendant 40 minutes puis on la dés-
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hydrate sous un vide de 685 mm de mercure à une température de 60 Go La ré- sine phénolique obtenue est dissoute dans un solvant et utilisée comme vernis pour traiter le papier crêpé dans les deux senso
On a trouvé qu'il est critique d'employer pour la feuille de
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surface une résine arènesulfonamide-mélamine-aldéhyde à raison de 30 à 50 moles %' d9arènesu,
lfonamide et de 70 à 50 moles %' de mélamineo La formaldéhyde doit être présente à raison de 0975 à 1 fl5 mole de formaldéhyde par groupe -NH2 pour chaque mole de mélamine et d9 arènesulfonamideo On a obtenu des résultats particulièrement intéressants en utilisant au moins une arène sulfonamide choisie dans le groupe formé par le benzène-sulfonamide et les benzène-sulfonamides substitués dans le noyauo Des exemples de ces arènesulfo-
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namides sont la pax a toluènesulfonami.de 1'orthotoluènesulfonadde , la benzène-sulfonamide et les benzène-sulfonamides dans lesquelles un ou plusieurs groupes alkyles sont substitués dans le noyau benzéniqueo La réaction de 1 arènemlfon ami de-mé lamine et de la formaldéhyde doit être effectuée dans des conditions alcalines,
à un pH ne dépassant pas sensiblement 80 Lealcalihl-té' ' doit être maintenue d'un bout à l'autre de la réaction et le produit de réaction résineux résultant est maintenu alcalin à un pH pouvant atteindre 89même en solution, dans un solvant, pour qu'on puisse le conserver sans que la réaction continueo
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La réaction de 19 arènesulfonamide-mélamine-aldéhyde doit être poursuivie jusqu'au point où le produit de réaction est susceptible de réagir pour former une résine thermodurcieo Toutefois elle ne doit pas être
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portée au-delà du point où le produit est insoluble dans 1'ëthanol en solution aqueuse.
Il est critique que le produit de réaction résineux soit dissous dans une solution hydro-alcooliqueg et de préférence dans une solu- tion aqueuse d'éthanol pour imprégner dans la mesure voulue les feuilles fibreuses cellulosiques. On a trouvé qu'il est impossible de former des vernis satisfaisants pour l'imprégnation à partir d'une résine arènesulfonami-
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de-mélainine-aldéhyde ayant réagi dans des conditions acideso Les produits de réaction arènesulfonamide éthérifiéemmélaminemaldéhyde comme la toluène sulfonamide butyléemélamine=forma1déhyde ne conviennent pas pour la présen- te inventiono Les exemples qui suivent illustrent la préparation de ce produite EXEMPLE 1.
On introduit dans un récipient de réaction 1 mole de para-to-
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luènesulfonamide et 1 mole de mélamine On y ajoute un mélange comprenant 3 moles d'une solution aqueuse de formaldéhyde à 37 % à laquelle on a ajouté 1/3 de son poids d'eau et une quantité suffisante d'hydroxyde de sodium pour amener le pH de la solution aqueuse de formaldéhyde à 7980 Le récipient de réaction est ensuite chauffé et on agite son contenu pendant toute la ré- aotiono On établit une circulation à reflux. Lorsque la température des in-
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grédients atteint 90 à 7i70 0 la solution devient limpide et reste limpide pendant 4 minutes de reflux puis devient troublée On commence alors à distiller sous vide et la température de la solution s'abaisse à 40 C lorsque le vide atteint 685 mm de mercure.
On poursuit le chauffage tout en conti- nuant à réduire la pression jusqu'à ce que la température atteigne 50 à
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55'C à ce moments on interrompt le chauffage et la distillationo On intro-
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duit dans le récipient de réaction de l'éthanol à 95% en quantité approximativement équivalente aux 2/3 de la solution aqueuse de formalde'hyde précédemment ajoutée. L'éthanol redissout la résine précipitée qui s'était formée pendant la distillation et forme une solution limpide pratiquement incolore. Cette solution ne se prend pas en masse et ne précipite pas lorsqu'on la conserve pendant plus de 30 jours.
Des feuilles de papier d'alpha-cellulose, préalablement colorées en vert à l'aide de pigments appropriés, sont traitées par la solution de résine toluènesulfonamide-mélamine-formaldéhyde de l'exemple 1. Les feuilles passent dans un four à 100 C pendant 20 minutes et le solvant s'évapore.
Ce traitement applique 175% de résine sèche, quantité calculée sur la base du poids du papier. On obtient ainsi une feuille de surface appropriée convenant pour la fabrication de stratifiés post-façonnableso
La figure 1 des dessins représente l'assemblage d'une pile de feuilles traitées par la résine convenant pour préparer un stratifié composite suivant la présente invention. Plusieurs feuilles 10 devant former le corps du stratifié et comprenant du papier crêpé';dans les deux sens, imprégné d'environ 50% de son poids d'une résine phénolique crésol-formaldéhyde, sont superposées et recouvertes d'une feuille de surface 12 préparée comme décrit ci-dessus.
L'ensemble forme une pile 14 qui peut être. moulée La pile est placée dans une presse à plateaux plats en acier inoxydable en contact avec la feuille de surface 12. La pile est alors moulée sous une pression de 70 kg/cm2 et à une température de 150 C pendant 45 minutes, puis refroidie et retirée de la presseo
Le stratifié 16 ainsi obtenu, représenté sur la figure 2 du dessin, a une épaisseur de 1,2 mm. Les feuilles de corps constituent un corps 18 parfaitement vulcanisé adhérant solidement à une feuille de surface 20 formée de résine entièrement vulcanisée. La surface 20 est lustrée et de couleur vert clair.
Le stratifié obtenu est ensuite chauffé dans un four à 150 C pendant 60 secondes et facilement post-fagonné en forme de U autour d'un mandrin de 38 mm de rayon, la feuille de surface 20 à l'extérieur. La surface ne se rompt pas et ne se déforme pas indésirablement pendant l'opération de moulageo Après refroidissement en dessous de 100 C l'élément postfaçonné conserve la forme en U qui lui a été donnée par flexion autour du mandrin.
Des essais appliqués au stratifié indiquent que son gain de poids après un séjour de 2 heures dans l'eau bouillante varie entre 2,4% et 2,6%.
La résistance aux brûlures de cigarettes varie entre 133 et 143 secondes.
Cette résistance aux brûlures de cigarettes est très désirable et constitue une caractéristique particulièrement nouvelle des compositions décrites. Le stratifié résiste à l'action de nombreux solvants courants tels que l'alcool, l'eau, l'essence, etc...
La figure 3 du dessin montre une coupe transversale d'une tablette d'évier, de comptoir ou d'un égouttoir 30 obtenue par post-façonnage à partir d'un stratifié plat complètement vulcanisé représenté sur la figure 2. La tablette 30 comprend une surface de travail plane 32, un bord antérieur 34, un panneau 36 destiné à recevoir les éclaboussures et un bord postérieur 38, ces diverses parties étant jointes par des angles arrondis en 40, 42 et 44. La forme et les dimensions de ces parties et les rayons des angles peuvent être variés sans difficulté et dans de larges limites par l'ouvrier suivant l'application envisagée.
Des formes réglables en bois peuvent être utilisées par exemple pour façonner une feuille plate de stratifié sous de faibles pressions après l'avoir chauffée à 150 C pour lui faire prendre la forme 30, et après refroidissement en dessous de 100 C, la pression peut être supprimée et le stratifié décoratif façonné retiré de la forme et mis en pla- ce.
EXEMPLE 2.-
On règle au pH 8 par addition d'hydroxyde de sodium un mélange
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de 2840 parties en poids d'une solution aqueuse de formaldéhyde à 37% et de 436 parties en poids d'eau. On introduit le mélange dans un récipient de réaction et on met 1?agitateur en marche. On ajoute ensuite un mélange com-
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prenant 600 parties en poids d9orthom et de para-toluènesulfonamide et 1400 parties en poids d'une résine mélamine-formaldéhyde soluble dans l'eaug préalablement préparée en faisant réagir 1 mole de mélamine avec 3 moles de formaldéhyde.
La température du mélange dans le récipient de réaction est amenée de 25 à 60 C en 20 à 30 minuteso A ce moment on ajoute au magma 1300
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parties en poids d'éthanol à vs ce qui forme une solution limpideo Le ver- nis obtenu a une teneur en matières olides de 45% et une viscosité de 15 se- condes déterminée par la cuvette Demmler n 1. Le produit de réaction est stable pendant plus de 4 mois à la température ordinaireo
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Un papier d'alpha-cellulose traité' par 150%, de son poids de la résine de l'exemple 2 est utilisé comme feuille de surface dans la préparation d'un stratifié suivant le procédé décrit dans l'exemple 1.
Ce strati fié se prête au post-fagonnage et peut être facilement transformé en éléments à courbes complexes dont les rayons peuvent varier entre 25 et 50 mm.
EXEMPLE 3.-
Dans un récipient de réaction, on traite 162 parties de formaldéhyde par de 1?hydroxyde de sodium pour obtenir un pH de 8; on ajoute en-
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suite 162 parties d9éthanol à 95%'o On ajoute encore un mélange comprenant 1712 parties deorthomparatoluênesulfonamide et 17192 parties d9un produit de réaction mélamîne-formaldéhyde soluble dans l'eau. Le mélange est agité et chauffé à l'ébullition et la solution devient limpideo On la chauffe ensuite à reflux pendant 30 minuteso On refroidit le produit de réaction à la température ordinaire et la composition obtenue reste limpide et convient comme vernis d'imprégnation pour feuilles de surface de stratifiés décoratifs suivant l'exemple 1.
Les feuilles de surface contenant 175% de leur propre poids de la résine de l'exemple 3 peuvent être facilement façonnées avec des courbes de 38 mm de rayon sans craquer.
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La résine mêlamîne-formaldéhyde soluble dans 1-'eau convenant pour les exemples 2 et 3 existe dans le commerce., Elle peut comprendre le produit de réaction partiel de mélamine avec 2,25 à 6 moles de formaldéhyde. La réaction permettant de l'obtenir est décrite dans les brevets américains
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n 2o19 ro357 et 203$$0130 Le pH a une importance critique dans la préparation du produit de réaction arénesulfonmide-mélanLne-formaldéhydeo Un pH alcalin ne dépas- sant pas sensiblement 8 est nécessaire pour obtenir les meilleurs résultatso Si le pH est plus acideet particulièrement égal ou inférieur à 6,
les feuilles de surface ainsi préparées ne peuvent être post-fagonnées mais cra- quent ou se rompent même lorsqu'elles sont courbées suivant des arcs d'un diamètre supérieur à 152 mm. Lorsque le pH est supérieur à 8 les feuilles de surface sont d'aspect jaunâtre et ne conviennent pas pour la plupart des applications décoratives.
On a trouvé que les meilleures résines post-fagonnables pour la surface sont obtenues lorsque la proportion en moles % de la toluènesulfonamide varie entre 30 et 50 et lorsque la mélamine constitue le reste. Le caractère post-fagonnable des feuilles de surface est sérieusement compromis
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si 1" arènesultonamide représente moins de 30%'o Au-dessus de 50' en poids d'arène-sulfona:
mide la résine prend un aspect terne et présente des traces blancheso On a trouvé quÍ1il est nécessaire de faire réagir 1"arène-sulfo- namide, la mélamine et la formaldéhyde pour obtenir un produit insoluble dans
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l'eau à 100 Cx mais encore soluble dans les solutions aqueuses dalcools sim- ples comme l'éthanol et le propanolo Si la réaction est poursuivie appréciablement plus loin., les compositions conviennent moins bien pour imprégner des feuilles de surfaceo On obtient non seulement alors une feuille impré-
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gnée peu satisfaisante, mais la soudure aux feuilles formant le corps du stratifié est moins bonne et des phénomènes de déstratification et d'autres effets indésirables peuvent se produire.
Pour préparer les feuilles de surface,la solution alcoolique
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de résine arènesulfonamide-mélamine-formaldéhyde peut être séchée après ap- plication, à des températures de 80 à 125 C jusqu'à évaporation du solvant.
On a trouvé qu'il est désirable pour obtenir les meilleurs stra- tifiés composites de réduire le temps de moulage suivant les températures.
Lorsqu'on moule à 140 C,5 à 60 minutes sont un temps adéquat tandis qu'à 170 C 5 à 10 minutes suffisent. Des temps proportionnels sont recommandés pour les températures comprises entre ces limites.
Les feuilles formant le corps du stratifié peuvent être imprégnées d'autres résines phénoliques. C'est ainsi qu'on peut les imprégner d'une résine arylamine-phénol-formaldéhyde décrite dans le brevet américain n 2053409230 Les résines arylamine-phénol-formaldéhyde peuvent être utilisées seules ou en mélange avec une résine phénol-formaldéhyde simple.
Les feuilles de corps et les feuilles de surface peuvent comprendre de la toile, du tissu de coton, de la mousseline par exemple et d'autres tissus pour obtenir des effets désirés. On peut utiliser diverses matières fibreuses en combinaison. C'est ainsi que les feuilles de corps 10 peuvent comprendre du papier tandis que les feuilles de surface 12 peuvent comprendre une mousseline le tout étant soudé en un stratifiéo
Dans certains cas, une feuille de papier ou de tissu peut être traitée par du polyvinyl-butyral à raison de 50 à 90 % de son poids de po- lyvinyl-butyral et intercalée entre la feuille de surface 12 et la feuille de corps 10. Ceci n'est toutefois pas nécessaire, mais permet de cintrer le stratifié suivant des courbes de rayon encore plus petit.
L'arènesulfonamide peut être pré-condensée avec la formaldéhyde, et la mélamine peut être pré-condensée avec la formaldéhyde. Dans les deux cas, le produit de réaction est soluble dans l'eau et les deux matières précondensées peuvent être ensuite combinées et soumises à une nouvelle réaction en les chauffant dans des conditions alcalines à un pH ne dépassant pas 8 pour obtenir un produit de réaction résineux solubles dans l'éthanol aqueux à 95%. Le produit de réaction peut être ensuite dissous dans l'alcool ou l'acétone ou un autre solvant oxygéné comme le dioxane ou des mélanges de deux ou de plusieurs solvants et appliqué aux feuilles de matière fibreuseo
La feuille fibreuse servant à la préparation des feuilles de surface peut porter un dessin ou un motif imprimé quelconque.
Les feuilles peuvent etre initialement pigmentées pour obtenir un fond de couleur désirée rouge, vert ou bleu etc. puis surimprimées pour donner à la surface l'aspect voulu. Ensuite , les feuilles ainsi traitées peuvent être imprégnées de
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la résine srènesulfonaJide-mélamine-òmaldéhydee REVENDICATIONS.