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STRATIFIES DECORATIFS POST-FACONNABLES ET PROCEDE POUR LEUR FABRICATION.
La présente invention se rapporte à des stratifiés décoratifs susceptibles d'être post-fagonnés et de prendre des formes courbes complexes.
Jusqu'à présent on a pu préparer des stratifiés post-façonnables à partir de certaines résines phénoliques. Mais les résines phénoliques n'existent pas dans certains 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 thermodurci 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 bois, plâtre ou autres matières peu coûteu- ses, cet élément conservant après refroidissement la forme courbe complexe qui lui a été communiquéepar les formes ou les moules.
Actuellement, le procédé connu pour préparer des dessus d'éviers, par exemple, comprenant une plaque destinée à recevoir les éclaboussures, d'une seule pièce avec l'évier et avec bords et angles arrondis, consiste â 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 stratifié. 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-façonnables et décoratifs, d'una seule pièce, pouvant être post-façonnés 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 particulières d'une maison d'habitation, d'un restaurant, d'un bureau ou d'autres appli-
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cations.
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 rayon. Ils se rompent ou se plissent même lorsqu'ils sont post-faconnâs suivant des arcs de 75 mm de rayon ou plus. Dans la plupart des applications, les arcs des coins et des courbes ont moins de-'16 mm de rayon. Par conséquent, ces stratifiés ne se prêtent pas au post-façonnage 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-faconné en épaisseur de 1,6 mm environ suivant des arcs d'un rayon de moins de 76 mm.
Un autre but de l'invention est de préparer des stratifiés post-façonnés à partir de feuilles relativement planes d'un stratifié composite complètement vulcanisé présentant une surface décorative et un corps en résine phénolique choisie.
L'invention ressortira de la description ci-après de plusieurs de ses formes de réalisation, faite avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Figo 1 est une vue en élévation montrant une pile de feuilles destinées à former un élément stratifié par moulage.
Fig. 2 est une coupe transversale à travers un stratifié préparé au moyen de la pile de la Fig. 1, et
Fig. 3 est une coupe d'un dessus d'évier post-faconné.
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-façonné 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 matières fibreuses 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 dihydrazine-mélamine-aldéhyde particulière.
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-faconné 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 plaçant 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 moule.
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'installation. 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 l'invention, le corps du stratifié est constitué de préférence d'un papier crêpe dans les deux sans existant actuellement dans le commerce. Ce papier crêpe 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 de crésols avec 1 à 1,2 mole de formaldéhyde par mole de crésol. Une composition satisfaisante comprend 1 mole d'ortho-pa- ra-crésol et 1,1 mole de formaldéhyde- en solution aqueuse quon fait réagir ensemble en présence de 1/2 % en poids, sur la base du poids des crésols, d'un catalyseur alcalin comme la chaux. On fait réagir la résine phénolique sous reflux pendant 40 minutes puis on la déshydrate sous un vide de 685 mm de mercure à une température de 60 C, La résine phénolique obtenue est dissoute dans un solvant et utilisée comme vernis pour traiter le papier crêpé dans les deux sens.
On a trouvé qu'il est critique d'employer pour la feuille de surface du stratifié une résine préparée en faisant réagir ensemble (1) un dihydrazide de la formule générale
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oü x est un indice ayant une valeur de 4 à 8 inclus, (2) de la mélamine, (3)de la formaldéhyde, et (4) de 0 à 50 moles % d'une arènesulfonamide.L' ordre de la réaction du dihydrazide, de la mélamine, de la formaldéhyde et de l'arènesulfonamide n'a pas d'importance. Le dihydrazide peut réagir simultanément avec la mélamine et le formaldéhyde, ou avec la mélamine, la formaldéhyde et l'arénesulfonamide. On peut aussi faire réagir le dihydrazide avec une résine mélamine-formaldéhyde ou une résine mélamine-arènesulfonamide-formaldéhyde préparée au préalable et ayant partiellement réagi.
Pour que la masse soit post-façonnable on doit faire réagir de 20 moles % à 50 moles % du dihydrazide avec 80 moles % à 50 moles % du produit de réaction de mélamine et de formaldéhyde, et si on le désire jusqu' à 50 moles % d'arènesulfonamide. La formaldéhyde doit être présente à raison de 3 moles de formaldéhyde par mole,-de dihydrazide. Les dihydrazides qui sont utilisés de préférence sont des dihydrazides symétriques des acides dicarboxyliques suivants : acide adipique, acide pimélique, acide subérique, acide azélaique, et acide sébacique. Des exemples d'arène-sulfonamides appropriées sont le para-toluène-sulfonamide, l'ortho-toluéne-aulfonamide, la benzène sulfonamide et les benzène-sulfonamides portant un ou plusieurs groupes alcooliques comme substituants sur le benzène.
(Le terme "arène" désigne un hydrocarbure aromatique - voir Chemical and Engineering News, Vola 30, n 43, 27 Octobre 1952, page 4513.).
La réaction du dihydrazide, de la mélamine et de la formaldéhyde ou du dihydrazide, de l'arènesulfonamide, de la mélamine et de la formaldéhyde doit être effectuée à un pH de 6,0 à 8,0 pour qu'on puisse diriger facilement la réaction. Le produit de réaction résineux obtenu est maintenu à un pH de 6,5 à 9,0 pendant sa conservation pour éviter que la réaction se poursuive.
Les exemples qui suivent illustrent la préparation de ces produits de réaction.
EXEMPLE 1.-
On introduit dans un récipient de réaction 34,6 parties en poids (30 mole %) de dihydrazide sébacique de la formule générale
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et 44.2 parties en poids (70 moles %) de mélamine avec 121 parties en poids (1,5 mole de CH2o par mole des autres ingrédients ) de formol à 37 % préalablement amené à un pH de- 6,7 par de l'hydroxyde de sodium. Le mélange est chauffé à reflux et agité pendant 15 minutes puis refroidi à la température ordinaire. La solution devient limpide au point d'ébullition et reste lim- pide par refroidissement. Après dilution du produit de réaction obtenu par une petite quantité d'éthanol pour réduire sa viscosité, on utilise la so- lution pour imprégner des feuilles colorées de papier alpha à raison de 170% du poids du papier.
Les feuilles de papier alpha imprégnées sont séchées pendant 15 minutes à 100 C et chacune des feuilles est placée comme feuille de surface sur un stratifié de papier kraft imprégné d'une résine acide cré- sylique-formaldéhyde. Les stratifiés sont moulés à une température de 100 C pendant 30 minutes et on obtient des masses de feuilles stratifiées ayant uns épaisseur moyenne de 1,65 mm.
La Fig. 1 du dessin représente l'assemblage d'une pile de feuil= les traitées par la résine convenant pour préparer un stratifié suivant le procédé décrit dans l'Exemple 1. 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 acide crésylique-formaldéhyde, sont superposées et recouvertes d'une feuille de surface 12 imprégnée et préparée comme décrit ci-dessus . L'ensemble forme une pile 14 qui est moulée dans une presse à plateaux plats en acier inoxydable en contact avec la feuille de surface 12, dans les conditions décrites dans l'exemple 1.
Le stratifié 16 ainsi obtenu , représenté sur la Fig. 2 du des- sin, a une épaisseur de 1,65 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-faconné 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'opéra- tion de moulage. Après refroidissement en dessous de 100 C, l'élément post- façonné conserve la forme en U qui lui a été donnée par cintrage autour du mandrin.
La Fig.3 du dessin montre une coupe transversale d'une tablet- te d'évier, de comptoir ou d'un égouttoir 30 obtenu par post-façonnage à par- tir d'un stratifié plat complètement vulcanisé représenté sur la Fig. 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 peu- vent être variés sans difficulté et dans de larges limites par l'ouvrier sui- vant l'application envisagée. Des formes réglables en vois peuvent être uti- lisées par exemple pour façonner unefeuille 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 place.
EXEMPLE 2.-
Un mélange de 57, 6 parties en poids (50 moles %) de dihydrazide sébacique et 31,5 parties en poids (50 moles %) de mélamine est mélangé avec 121 parties en poids¯(1,5 mole de CH2O par mole des autres ingrédients) de formol à 37 % préalablement amené à un pH de 6,5 par de l'hydroxyde de so- dium. On introduit ce mélange dans un récipient de réaction et on agite et chàuffe à reflux pendant 5 minutes, puis on refroidit à la température ordi- naire. La solution devient limpide au point d'ébullition et reste limpide après refroidissement. On la dilue à l'éthanol pour réduire sa viscosité et on l'utilise pour imprégner des feuilles colorées de papier alpha.
Ces feuil-
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les sont utilisées comme feuilles de surface pour des stratifiés décora- tifs comme dans l'exemple 1.
EXEMPLE 3.-
On prépane un mélange de 10 parties en poids de dihydrazide sébacique et de 30 parties en poids d'un mélange d'ortho-et de para-toluène -sulfonamide avec 60 parties en poids d'un produit de réaction mélamine-forl- maldéhyde soluble dans l'eau et l'alcool et on l'introduit dans un récipient de réaction.
On y mélange 65 g d'éthanol à 95 % en solution dans 16,6 par- ties de formol (0,205 mole de CH2O par mole des deux premiers ingrédients) dans 17,6 partiea d'eau, la formaldéhyde et l'eau étant amenée& à un pH de 8,1 avant chauffage.Une réaction exothermique porte la température du mélan- ge de 18 C à 24 C, puis on agite le mélange et on applique de la chaleur au récipient de réaction afin de porter sa température à 75 C, A ce point la solution devient limpide et on la refroidit rapidement à la température ambiante. Le pH est réglé à 7,0 et le vernis résineux obtenu est utilisé pour imprégner des feuilles colorées de papier alpha.
Ces feuilles sont alors utilisées comme feuilles de surface pour des stratifiés décoratifs comme dans l'exemple 1, mais les corps stratifiés n'ont que 1,2 mm d'épaisseur et ne sont vulcanisés que 10 minutes à 160 C.
EXEMPLE 4.-
On introduit dans un récipient de réaction 57,6 parties en poids de dihydrazide sébacique, 54,0 parties en poids d'un produit de réaction partielle mélamine-formaldéhyde soluble dans l'eau, qui comprend une mole de mélamine pour 3 moles de formaldéhyde, 60,8 parties en poids (0,75 mole de CH2O par mole des autres ingrédients) de formol à 37 % préalablement amené à un pH de 6,5, et 116 parties en poids d'éthanol. Le mélange est agité et porté à l'ébullition et devient alors une solution limpide. On la chauffe à reflux pendant 5 minutes et on la refroidit à la température or- dinaire, ce qui fournit une solutiqn limpide incolore, d'une viscosité B sur l'échelle de Gardner, qui reste stable pendant 2 jours avant de se prendre en masse.
Cette solution de résine est utilisée pour imprégner une feuille pigmentée de papier alpha à 150 % du poids du papier et on prépare un stra- tifié post-façonnable comme décrit plus haut pour obtenir une masse strati- fiée d'une épaisseur moyenne de 1,15 mm.
La résine mélamine-formaldéhyde soluble dans l'eau convenant aux fins de l'invention existe dans le commerce. Elle peut comprendre le produit de réaction partielle de mélamine avec 2,25 à 6 moles de formaldéhyde.
La réaction qui permet de l'obtenir est décrite dans les brevets américains n 2.197.357 et 2.388.143.
Dans la préparation des feuilles de surface pour les corps stratifiés, le vernis résineux appliqué suivant l'invention peut être séché à des températures de 80 C à 125 C jusqu'à évaporation du solvant.
Pour obtenir des stratifiés composites entièrement satisfaisants il est désirable de réduire la durée de moulage suivant la température. Lors- qu'on effectue le moulage µ. 140 C, 50 é 60 minutes peuvent convenir, tandis qu'à 170 C, 5 à 10 minutes suffisent. Il est recommandable d'utiliser des durées proportionnelles pour des températures comprises entre ces limites.
Les feuilles formant le corps du stratifié peuvent être imprég- nées d'autres résines phénoliques. C'est ainsi qu'on peut les imprégner d'une résine arylamine-phénol-formaldéhyde décrite dans le brevet américain n 2.534.923. 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 com- prendre de la toile, du tissu de coton, de la mousseline par exemple et d'
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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 stratifié.
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 polyvinyl-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.
La feuille fibreuse servant à la préparation des feuilles de surface peut porter un dessin ou un motif imprimé quelconque. Les feuilles peuvent être 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 la résine dihydrazide-mélamine-formaldéhyde.
Le caractère post-façonnable des stratifiés est déterminé en chauffant des bandes de 25 mm pendant 60 à 75 secondes dans un four à une température de 180 C et en les cintrant ensuite sur un mandrin de bois dont les rayons varient par étages de 13 à 76 mm. Le caractère post-façonnable est exprimé par deux chiffres,-par exemple +2-1 signifie que le stratifié peut être cintré suivant un rayon de 50 mm (2 pouces) mais non suivant un rayon de 25 mm (1 pouce). D'autres essais physiques auxquels on a soumis les stratifiés sont la résistance à la cire chaude et la résistance aux brûlures de cigarettes, suivant les méthodes prescrites par le National Electrical Manufacturiers Association.
Le tableau.ci-dessous présente les résultats de ces essais.
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<tb>
<tb>
Stratifié <SEP> Caractère <SEP> Aspect <SEP> de <SEP> Essai <SEP> NEMA <SEP> Résistance <SEP> NEMA
<tb> post-fa- <SEP> la <SEP> surface <SEP> à <SEP> la <SEP> cire <SEP> aux <SEP> brûlures <SEP> de
<tb>
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¯¯¯¯¯¯ onnab e chaude cigarettes
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<tb>
<tb> EXEMPLE <SEP> 1 <SEP> +2,5 <SEP> -2 <SEP> bon <SEP> aucun <SEP> effet <SEP> 105 <SEP> secondes
<tb> EXEMPLE <SEP> 2 <SEP> +1-1/2 <SEP> bon <SEP> aucun <SEP> effet <SEP> 96 <SEP> secondes
<tb> EXEMPLE <SEP> 3 <SEP> +1/2 <SEP> excellent <SEP> ; <SEP> perte <SEP> très <SEP> non <SEP> effectué
<tb> très <SEP> régu- <SEP> faible <SEP> du
<tb> lier <SEP> et <SEP> lustre
<tb> lustré
<tb> EXEMPLE <SEP> 4 <SEP> +1/2 <SEP> excellent; <SEP> non <SEP> effectué <SEP> non <SEP> effectué
<tb> très <SEP> régulier <SEP> et
<tb> lustré
<tb>
REVENDICATIONS
1.
Procédé de péparation d'un stratifié décoratif post-façonnable caractérisé en ce qu'on superpose en une pile des feuilles imprégnées d'une résine phénqlique et une feuille de surface imprégnée d'une résine dihydrazidemélamine-aldéhyde, et on moule la pile ainsi formée sous l'influence de la pression et de la chaleur pour obtenir un élément stratifié relativement plat et complètement vulcanisé.