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Procédé pour croduire des tunes 3n ::S .#T' pl:1si':ue ' 01*''*' par des fibres.
Le présente invention est relative à des perfectionne- ments apportés aux oojets moulés a.....atière plastique renforcés par des fibres, ainsi qu'à des perfectionnements apportés à des procédés inédits pour former de nouveaux objets moulés en matière plastique, renforcés par des fibres, comme décrit dans la demande de brevet américain Serial No 99.374 aux noms
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de Nayne Clin Jackson, Charles narris arger et \lilliam Paul Kinueman, Jr., déposée le 30 mars 1961 et cédée à la cessionnaire de la présente demande.
Tel qu'employé dans la présente description et dans les revendications qui suivent, le terme "objet" comprend des tubes, des garnitures pour tubes, y compris des accouplements pour tubes, ainsi que n'importe quels autres éléments qui se rattachent à l'emploi de tubes
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en vu du transport, :i :'::::"":-5- E::':3 ::":.:::.:..,...-.
1' invention est I''¯'. iï, ¯ i des ocv ts :::":':'''3 ?;: une ;Ni.^ 7'.tl.^:J:.:A ::er::o';:-::"::::'3.:.:;.ble) renforcés par 3-'$ fibres .:;.'a:::i3':1te. ; s¯-Se:2 invention se rapporte -lus "?:,,ic\1:"i'-:: à la fcr'sticn -1 tu':?s et ';'-2 :;--::,,::.ie5 cour t':ces, en ":3tière plastique, r-'i-ferc-s âr i-s fibres, .-,......a.G .. et .rw..';' 3 :" .'J W..,. .;:1e vC=.¯ ?CtI=' : '"...LLI" 4t-¯nt esssntiell::1::-: X.:^¯'J5 d'un 3::.tt=e:-.t :e liquides sous In ;,re5si:l hydrcst3tirae 2L 3'¯ 5'..:.sc-::p:i:les d'être filetés .t.± c .inique - ".oi4 à l'aide i'un matériel normal ie filetage de tubes, et offrant "ne 4si:c élevée ?ux attaques .^.::1:1î'", S.
Il est de rrstique courante d'incorporer diverses charges j5 les cwpasiioliS de moulage préparées à partir de résines t.!::::od'.;.rcssable5, de sorte s:3 1s rigidité 3t.:Sllique et 1ures cTqéri3iques physiques ies 0bjes =oulés à partir des CC."'..pOSi:.C:15 de résine peuvent être convenablement -:::Gt=--ê16s eu modifiées.
D'autre part, il -2st c-ian connu d'incorporer des fibres de verre, des fibres d'amiante ou des filaments synthétiques et/ou autres, dans les compo- sitions plastiques moulaoles, en vus de renforcer les objets forcés et de conférer aux oojets moulas une résistance à la
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t-rnc*i-on;
% 'Lq flexion et à d'autres efforts, plus élevée que cel:"", pouvant être obtenue en utilisant la ;:9tière plas- tique non renforcée.
L'incorporation de fibres de renforcement dans les tron- çons de tubes en matière plastique était effectuée à ce jour de plusieurs manières différentes. Par exemple, on a pu former un tronçon tubulaire par coulée ou moulage centrifuges.
Un autre procédé pour fermer un tube en matière plastique renforcé par des fibres consiste à enrouler un tissu ou des fibres non tissées, sur un mandrin, à imprégner d'une matière plastique les fibres ainsi enroulées, par exemple par pis-
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tolage, -;- '¯c ic:.. i...CL:, . ¯ ..¯. ¯ . L;,..¯ ::..:- :'.::;.e, f!t à 50U:1ttr i. suit. 3 le .':?LN.^... ^' .# 5 : ..,;S .1..L:" 14:::-r.;,t.::.trent, pins! S-19 r ..¯.1C.^ 3i::'"'L'-.. C:¯. .: ;es 2u.:.:..:i0S de cuisson et de j-....rc ÍSSt;;!..:::; t t :... v;.r .; s, --,. "'.....::' -- 1- :--.: :"""::.. le tube final.
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Ou .çr:.....8it ,;:.r..l:c:r : ....- .-;::t::--c:: ',,:étf:.::'.:t :c,;...::.=-.:;.. :.2.'2 peur forcer des tuyaux su fuses à r-srtir de :,î=1... S : plastiques comprenant des flores d? renforcer-nt. J-tte -.., :c':.4 Cv.Sl..3te à forcer une :..:..::., :.i..:;sée ou nol.. tissée, à partir de fi- 1:1::er5 de renforcement appropries; à l.. ¯-e= -::-t:. conde cohérente d'urne ::.?tière ?on:rieuse; à disposer 1.,: ;:':'::l as :iores imprimée, ir...5:' fermée, sur ur :2n:.::rirl en "-la ut.re gabarit approprié; et a soumettre .3 carcasse air.si ¯,.....¯î '.-. la pression écessirt et '.l;:{ C:z¯:i-.ïCi.S .:e :""4r?r ¯ recuises rouir C:.Cr et aurcir rsi...e Li r i.npr8sJ:J.:-::ioll des couches aistinctes de la iapp-3 de flores a îT.Sl constituée, en vue de fermer une :;:2sse solide :OrOiß-C?e C'...i.W :âau. les fic-res le rv..OrCee..t.
Un des .'.:1CCL'llzl :.tS principaux c.ui 0.f::-'ec:.:..:;..t Jusqu'à présent les coros tuculnires r ¯:.ivr CS : ;:::r des fiorss réside dss 1?. tendance ae cux-ci à présenter de fi..s trous .1t"pi,rJ.- gle, à travers lesquels le liquide contenu so.s pression dans le tuyau suinte lentement. Ce défaut est généralement dési- gné dans le demaine industriel en question par le ter.r.e de
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"transpiration" ou "exsudation".
Toutefois, plus récemment, on a étaoli un nouveau principe de préparation d'une composition moulable, ainsi qu'un nouveau procédé pour produire des tubes et oojets analogues à partir d'une telle composition. Ce principe spécifie que le problème de la transpiration peut être résolu en formant une matière moulable à partir d'un papier d'amiante à indice de oouffant élevé.
Le papier est imprégné de résine thermo-
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diss3ble, en une proportion aixant de .,1.;,, environ à ú5
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environ, en poids, est chauffé dansdes conditions de tempé- rature contrôlées, de manière à éliminer tout solvant volatil qui serait contenu dans le papier, et est partiellement dur- ci jusqu'à un état thermoplastique semi-soluble, généralement désigné par l'expression de "état B". Le papier imprégné de résine ainsi obtenu est essentiellement sec et cohérent et peut être manipulé sous la forme de feuilles ou être macéré en vue de former des fragments, lesquels peuvent être utili- sés comme matière moulable.
Le tube en matière plastique renforce par ces fibres, moulé à partir de tels papiers d'amiante à indice de bouffant élevé, imprégnés de résine, possède une contexture essentiel- lement homogène ainsi qu'une surface intérieure et extérieure lisse. Il est spécifié que le tube a été formé en enroulant le papier imprégné de résine à l'état B sur un mandrin à la température ambiante ou à des températures élevées, en soumettant de préférence le papier à une légère pression ou traction, afin de mettre en place convenablement le papier sur le mandrin.
Le papier disposé en spires, ainsi que le mandrin enveloppé, sont ensuite soumis à une température élevée et à l'action d'autres facteurs, suffisantes pour fondre la résine d'imprégnation en une masse solide et pour cuire cette résine jusqu'à un état durci par chauffage, généralement désigné par le terme de "état C". Cette opération de fusion et de durcissement de la résine est effectuée dans des fours chauffés. Pour assurer un durcissement au four, le papier disposé en spires et le mandrin peuvent être enveloppés dans une matière plastique non fibreuse, telle que la cellophane ou le polyéthylène-terphtalate et être placés dans un four chauffé.
Le revêtement en matière plastique se rétrécit lé- gèrement, en exerçant une certaine pression, pendant la cuisson, sur le papier imprégné de résine et disposé en spires.
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Le papier devant être employé conformément à la présente invention doit non seulement être constitué de manière à contenir certaines quantités de fibres d'amiante, mais aussi de façon à présenter un indice de bouffant élevé, le bouffant étant défini comme étant la jauge multipliée par 100 et divisée par le poids. La jauge est l'épaisseur mesurée en pouces, tandis que le poids est mesuré en Ibs. par 100 pieds carrés de papier. Les papiers d'amiante employés dans les opérations faisant partie de la présente invention possèdent
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de préférence un indice de bouffant compris|'entre 0,0 et 0,60.
Toutefois, on ne peut pas affirmer de façon catégorique que des résultats satisfaisants ne peuvent pas être atteints avec un papier ayant un indice de bouffant inférieur à 0,30; par contre, on sait que les papiers d'amiante normaux du commerce, de 10 1bs., ayant un indice de bouffant de 0,22, donnent des résultats nettement insatisfaisants, de sorte qu'un indice de bouffant de 0,28, ou au-dessous, n'est pas à recommander.
D'autres objets en matière plastique renforcés par des fibres, objets présentant différentes formes, peuvent être établis suivant la présente invention, par une méthode consistant à assembler des tronçons de papier d'amiante sec, imprégné de résine à l'état B, sur un gabarit approprié, de manière à lui donner la forme générale voulue de l'objet fi-
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al su s2.tisrs ni outi nna et â SQ11meti-"m ensuite les tQnçOn3 de papier assemblés à l'action de la chaleur et de la pression, suffisantes pour mouler le papier assemblé, de manière à lui donner la forme finale voulue, pour fondre la résine d'imprégnation et pour cuire cette dernière jusqu'à l'état durci par chauffage.
Dans de telles opérations, on peut employer des feuilles de papier dans l'opération dtassemblage, ou bien, on peut utiliser des fragments de papier formés en macérant
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les feuilles de papier. L'emploi de papier fragmenté en tant que matière moulable est préférable là où il s'Elit de former des objets ayant des contours particuliers ou des for- mes compliquées. Le papier macéré imprégné de résine peut être utilisé en tant que matière moulable dans le matériel normal de moulage par compression, particulièrement en vue de la formation d'objets de petites dimensions en matière plastique.
Le tube en matière plastique, sans garniture intérieure, formé par les procédés esquissés ci-dessus d'une manière générale possède une structure homogène et présente une surfa- ce lisse tant à l'intérieur qu'à l'extérieur. Le tube ainsi obtenu peut être fileté à l'aide d'un matériel normal de filetage de tubes, pour pouvoir être raccordé aux éléments requis d'un accouplement pour tubes. D'autre part, et vu que les surfaces du tube sont lisses, on peut établir aisément la jonction avec des accouplements du type "soudé", en utilisant une matière adhésive appropriée.
Lorsqu'on applique les opérations de moulage comportant l'assemblage de feuilles de papier ou de fragments, comme décrit ci-dessus, on peut former aisément des coudes, tés, raccords, ou analogues, pour tubes, destinés à être utilisés avec les tubes en matière plastique, renforcés par des fibres, suivant l'invention, sans que se manifestent des trous d'épingle ou autres orifi- ces ou felures minuscules dans les parois du tube ou des accouplements, orifices à travers lesquels un fluide pourrait suinter, lorsqu'il est enfermé sous pression.
De plus, dans tous les produits stratifiés qui contiennent initialement des vides - produits tels que le papier imprégné de résine, décrit ci-dessus, ou des feutres - il s'est avéré nécessaire d'appliquer certaines pressions, afin de comprimer la masse stratifiée jusqu'à la densité requise
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c'est-à-dire, afin de réduire les vices au minimum. Un tel
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prCi.Gt.u6 u.oiixi3 riOr.:aâic i2W t na # ssarics des produits finis ayant une rigidité mécanique élevée et une sonne résistance à l'absorption ou au passage de liquides. Lorsqu'il s'agit de former des produits stratifiés plans, cette compacité est obtenue simplement par une pression Hydraulique.
Toutefois, si l'on désire atteindre le même résultat lors de la fabrication d'un objet moulé et, en particulier, lorsqu'on forme un objet creux, tel qu'un tube, on doit généralement recourir à un matériel onéreux et enconorant.
De plus, les tubes et les garnitures pour tubes, décrits ci-dessus - qui se caractérisent par ailleurs en ce qu'ils ne donnent pas lieu à une exsudation et qui ont rencontré un succès important dans le commerce - présentent cependant un inconvénient. Celui-ci consiste en ce que, étant donne la nature physique et chimique de l'objet moulé, ces tubes et garnitures ne manifestent pas une résistance élevée aux attaques par les produits chimiques corrosifs. En d'autres termes, ces produits, tout en pouvant être parfaitement utilisés pour les conduites d'eau et analogues, sont susceptibles d'être attaqués par des substances chimiques fortes.
Partant de ce qui précède, la présente invention a pour objet principal d'apporter des perfectionnements aux objets moulés en matière plastique renforcés par des fibres et est relative en particulier à un perfectionnement apporté au pro-
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# * *. >aakK - fc #¯# # - - i tmft -'-""1--'" ---- ¯j t # u *¯> .u - - .. j i,.. ".1-&-"'''''''''¯.''' .t"'--uV""""'1"""- renforcés par des fibres.
Suivant le perfectionnement faisant l'objet de la présente invention, les matières gommoides renforcées par l'amiante et présentant un indice de bouffant élevé sent soumises à la cuisson en les recouvrant d'abord d'un manchon flexible imperméable aux fluides et en soumettant ensuite les objets reccu-
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verts par 1': manchon à un ,::1-:,uf:"1 '; à 1' autoclave d'.s un fluide. On a découvert que, conformément à la présente inv;:. tion, en peut. réaliser des produits présentant une densité qui r.' v;)it ;:15 jté obtenue ':; jour, densité dont on suppose 'U'e-j-e f.j±triüU6 i. 5aC6j uIîtS r'=:5LSC :les .'V'JX produits aux attaques chimiques. On peut employer divers clairer.en;. dans la suite.
Les comparaisons effectuées 'J.7C des objets analogues produits par le durcissement classique au four montre que les produits nouveaux constituent un progrès remarquable, non seulement en ce qui concerne la résis-
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ta."'1(:9 5X effets !1i:=li:.;us, :19.is '1tlssi sous ra:;::::'!" cgr-ïctéristiquss de résistance à la traction. Cn a découvert en outre que lorsqu'on applique le procé-
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dé suivant la présente invention, l'oojet oul peut comportune .u&ntité de résine inférieure à celle qui a et 3 détermi- née à ce jour, de sort;:
que l'on peut employer dans cet ob-
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jet une plus proportion de matière de renforce..ient , ce qui améliore également les propriétés physiques de ce dernier En outre, on peut désormais produire des tubes en ratière plastique qui présentent une plus grande densité que celle que l'on avait cru pouvoir réaliser à ce Jour.
L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère aux exemples ci-après, relatifs à des opérations qui avaient été effectuées conformément à l'invention. Dans ces exemples,
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toute-- les -rart ;---. \* -- # # 1-*.-. W- v*A UqViJ S0t exprimés vii pods, sauf autre indication.
Exemple I
Plusieurs papiers d'amiante différents, établis en certaines fibres d'amiante particulières, et ayant un indice de bouffant d'au moins 0,3, ont été imprégnés chacun d'une ma-
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tière ther1T!orJ1J:rdsAble. L'imprégnation de chaque papier
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d'amiante a été effectuée en d-'-via-.t le papier d'un ruuienu à une vitesse contrôlée, en le faisant -asser sur un cylindre fou, ii façon llil pr3rJ.àt.re d?ns un bac contenant la so- lution de résine, en retirant- le papier hors du bac, en le faisant passer entre rouleaux assureurs,
en vue de contrôler la qu'otite de matière de saturation liquide demeurée dans
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-)-ë p5pj-er, en j.ax3c*n poSwïr -i.6 -3pJ-er, .I-.r'il-3 4Li 50-i.uticù , à travers un four maintenu dans -les conditions contrôlées, en vue de cnauffer la feuille imprégnée jusqu'à une tempéra- ture contrôlée et pendant un laps de temps contrôle,
dans le but d'évaporer les constituants volatils de lafeuille et de
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durcir partiellement la résine imprégnée, pour :.' 3.::.-eI.d:r à l'état 3 et, finalement, en enroulant le papier sur un rouleau renvideur. Le papier a 3té étaoli à partir de 97> de fibres d'amiante 42 1-Iunro" st, de 3, û',i...a.î::.v. on floraux, soit, une Pulsion d'acrylate de polyalkyle, produite et ven-
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due sous la marque ie fsoricue "Rhoplex lC-7!t par la firme Rohm and Hans Co. Le papier avait un indice de bouffait de 0,35, basé sur une jauge de 0,0105 pouce et un poids de 3 1bs./100 pieds carrés.
La solution d'imprégnation compre- nait 60% de matièresolide constituée par une résine époxy
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et 4L de vivant formé par la méthyl-éthyl-cétone, ladite résine comprenant 100 parties de polyglycidyl-éther ae 4,4'-dihydroxy-diphényl-diméthyl-méthane et 11 parties de catalyseur formé par la m-phénylène-diamine. Cette solution avait une viscosité de 50 centipoises. Le papier était saturé à une vitesse de 1,5 pied/minute et soumis au durcissement pendant 10 minutes, à 200 F. Le papier avait une teneur finale en résine de 53%.
La fibre d'amiante 4X Munro est une fibre d'amiante de la variété chrysotile, qui avait été raffinée de façon à contenir une faible proportion de fines, de
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sorte ou9 1? proportion de fibres passant à la n'aille 200
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ne représente pas plus de j.C','- et qu'".u .'.ois C* .;--#> j flrrs restantes soient compris '-es c -libres ?.:c=-"':.. "5:tive.-.t à 1- r.-ille 2 et 1 -.ille 100. 2n outre, les Ri e rler , cnrri se n t. rs 50C -t. 5cC et t u;; Drillr . * noi":3l(à
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l'itzz hlde) de 70, v -7 r DT suivant l'3xer:ple 1 ont îtC 'fers \ir.-? rr.;c:hin6 enrouler, où des brins ou tronçons de ¯--pi-?r ont '-le ¯::roul=s sur des ::1.:..ir:'::3 chauffés en c poli, d'un di-3tr d? 2-l/f ronces.
Les "-F-cJL'Srs ont 4t4 srrcul-rS sur iss #".'"ncirin.s da t,â2.# fçon U9 : sns .¯: chine rier c0resfo:ie ss:is Ln .¯s chine à enrouler ccprer..d une r-',ire de cylindres horizontaux entraînés , auxquels or. applique de la chaleur, disposition 5tnt -elle que :::--...i:"ir! repose s l! 3le de rinçage entre ces deux cylindres. Au-dessus de l'angle de pinçage de ces cylindres se trouve un troisième cylindre
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fou, supporta 3 r un système cylindre-piston pneunticue qui permet de refouler le cylindre fou vers le bas, sur -Le mandrin, et d'appliquer une pression au papier, rendant que celui-ci s'enroule autour du mandrin.
On a enroulé sur chaque mandrin une quantité de papier suffisante pour obtenir l'épaisseur voulue, après quoi le papier enroula et les mandrins ont été enlevés de l'enrouleuse, recouverts d'un manchon flexible en néoprène, imperméable à la vapeur, qui a été attaché à joint étanche au mandrin métallique à chaque extrémité, et placés dans un autoclave à vapeur, en vue de fondre et durcir la résine incorporée au papier. Les tubes durcis ont été ensuite retirés des mandrins et bavures, en vue de former des tubes finis.
Ces tubes finis ont été soumis à divers essais, en vue de déterminer la rigidité mécanique et d'autres propriétés physiques des tubes.
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obtenus , c- imiques, ..::':' "# - Le j j. ci# 3r*r*ès où ios ¯...... tube e c 0 '.-.Vos i-t '-;D.-. z- id-:.ti;'';, iurci va feur.
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il ux 2e:S i=i:ues Augmentation de :'0::';-:5 :: pour-cent ?:-"-2S un --o4-s d. r i=...ersicr.
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Produit CI2l.î..:.21.' JL:TC1 Tcur durci l'autoclave acétone 5 . ,..:,t7 . 3- }, 1,05 ..ôlJCi IGo -'i-1- 2,SE' eau de ville -.,3 l,o HUC, 10, H.<0, 3C;. 1,5 3 l-.
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Cn a égalaient, ;rc';G; .i. z .;:.:.a::.s :;u vue de :.é:'=-;ne la résistance physicue; et. ex* particulier, la résistance à la perforation ou à l1 éclatement des tuyaux suivant l'inven- tion, comparativement aux tuyaux normaux cuits au four. Ces données sont indiquées ci-après dans le tableau 2.
TABLEAU 2
Tube en époxy armé d'amiante
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<tb> Type <SEP> de <SEP> Epaisseur <SEP> Poids <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> l'écla-
<tb>
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durcissepeat de paroi spécificue teaent four 0,131 pouce 1,30 13 ÓOO ls.po.:c carré
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<tb> autoclave <SEP> 0,11? <SEP> " <SEP> 1,56 <SEP> 17 <SEP> 000 <SEP> "
<tb> four <SEP> 0,179 <SEP> " <SEP> 1,31 <SEP> 12 <SEP> 500 <SEP> Il
<tb> autoclave <SEP> 0,158 <SEP> " <SEP> 1,4S <SEP> 14 <SEP> 700 <SEP> "
<tb>
Exemple II
Du papier d'amiante, ayant une teneur spécifique en fibres et des propriétés spécifiques, a été imprégné d'une résine phénolique, en appliquant la méthode d'imprégnation gêné-
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raie décrite dans l'exemple I.
Le papier d'amiante a été produit à partir de fibres 4X Munro et contenait 97% de telles fibres et 3'!'= de résine acrylique Rhoplex WC-9 en guise de liant. Ce papier avait un indice de bouffant de 0,36.
La résine phénolique employée était une résine phénol- formaldéhyde à haute température, fournie par la firme "American Reinforced Plastics, Inc.", sous la dénomination de "resin CTL 91-LD", dissoute dans la méthyl-isobutyl-cétone (70,'or de résine pour 30% de solvant). Après avoir traversé la bac contenant la solution de résine, le papier a été con- duit à travers des tours de séchage verticales, où la feuil- le imprégnée était soumise à une circulation d'air chauffé à 200 F, pendant une durée de 20 minutes.
Le papier imprégné de résine, ainsi obtenu, contenait 55% de résine phénolique à l'état 3. Des brins de ce papier ont été enroulés sur des mandrins en aluminium d'un diamètre extérieur de 2 pouces, en soumettant la feuille à une traction de 10 1bs./pouce carré au cours de l'enroulement. Ltenrou- leuse à tubes fonctionnait avec une pression de rouleau de 45 1bs./pouce carré, à une vitesse de mandrin de 6 tours par minute, les cylindres et le mandrin étant chauffés à 240 F.
Les tubes ainsi obtenus ont été durcis conformément à la présente invention, les résultats en ce qui concerne l'amélioration de la résistance physique et de la résistance aux attaques chimiques étant analogues à ceux obtenus par les résines époxy.
Exemple III
Du papier d'amiante ayant un indice de bouffant de 0,3 et contenant 99% de fibres d'amiante 4X Munro et 1% de Rhoplex WC-9 à titre de liant a été imprégné d'une résine polyester non saturée, c'est-à-dire, d'un mélange formé de 80 parties de Laminac 4111 et de 20 parties de Laminac 4119,
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contenant 0,5 partie de peroxyde de benzoyle et 0,5 partie de peroxyde de méthyl-éthyl-cétone. Le papier a été amené à traverser le liquide de saturation à la vitesse de 1 pied par minute et a été ensuite séché et soumis à la précuisson dans un sécheur-tunnel vertical pendant vingt minutes, à
200 F. Ici également, le tube formé, durci à l'autoclave, présentait une amélioration marquée de sa résistance aux attaques chimiques et aux sollicitations physiques.
Grâce à la présente invention; on peut désormais produire des tu- bes ayant une résistance à la traction allant jusque 20 OGO Ibs. par pouce carré, et plus. D'autre part, jusqu'à présent, on pouvait atteindre un poids spécifique maximum de 1,36, alors que l'on peut atteindre désormais un poids spécifique de 1,56 à 1,62, ou plus. Les hommes de métier apprécieront aisément l'importance que ces améliorations présentent au point de vue industriel.
Les résultats favorables obtenus par la présente invention sont dus dans une large mesure à l'élévation de la densité du tube, obtenue par le chauffage à l'autoclave. D'une manière générale, on a constaté que divers types de revêtements, autres que le manchon de néoprène mentionné ci-dessus donnent des résultats satisfaisants. De plus, il convient de noter que, tout en restant dans le cadre de la présente invention et sans s'écarter de l'esprit de celle-ci, on peut appliquer un chauffage à l'autoclave autrement que par la va- peur, par exemple un chauffage par air, à condition que les résultats n'affectent pas notablement le principe et les caractéristiques inédites de l'invention.
On a également constaté que des bandes flexibles, telles qu'un film en matière plastique ou des bandes de caoutchouc, enroulées en hélice de manière à former des joints à recouvrement, agissent également à la manière d'un revêtement
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étanche à la vapeur. Cette méthode offre l'avantage qu'un seul type de bande peut être utilise pour toutes les variétés de tubes et de garnitures.
Un troisième mode de réalisation de la présente inven- tion prévoit l'emploi d'un enduit qui peut être appliqué par pistolage ou autrement au tube et être séché, en vue de cons- tituer le revêtement imperméable à la vapeur, avant que le tube ne soit placé dans l'autoclave. L'enduit doit être constitué par du caoutchouc ou une matière plastique flexible, qui puissent être aisément détachés ou enlevés du tube ultérieurement.
Toutefois, bien que cette méthode offre l'avan- tage d'exiger une moindre quantité de manière que la méthode à bandes décrite ci-dessus, elle n'est pas aussi avantageuse, étant donné qu'elle implique des opérations supplémentaires appelées à déterminer une épaisseur suffisante, de même qu'elle exige un temps plus long, imposé par les périodes d'attente intermédiaires destinées à permettre le séchage des couches en question.
Le papier d'amiante, appelé à être utilisé lors de l'exécution des nouvelles opérations de formation de matière plastique suivant l'invention, est caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement par des fibres d'amiante d'une espèce particulière, ainsi que par unequantité minimum de matières agglutinantes ou d'autres agents auxiliaires, papier qui, aux fins de la présente invention, sera dénommé ..papier d'amiante". D'autres matières fibreuses, tellesque des fibres cellulosiques, peuvent être incorporées au papier d'amiante en quantités qui n'affectent pas notablement les caractéristiques fondamentales et inédites du papier, y compris son aptitude à imprimer des caractéristiques de non-exsudation à l'objet final en matière plastique.
Par conséquent, le papier d'amiante peut être soumis aux modifications cidessus aussi longtemps qu'il conserve ses caractéristiques
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d'indice de oeuf faut élevé et son aptitude à fournir des oo jets moulés exempts de transpiration. Plus spécialement, le papier doit être préparé de façon à consister essentiel- lement en environ 90% à 99): de fibres et environ 1% à 10% de matière agglutinante ou .;.1 autres agents auxiliaires.
Les fibres d'amiante employées dansle papier en question sont de préférence celles désignées dans l'industrie par le qualificatif de "rêches". Des fibres d'amiante rêches sont celles établies en amiante appartenant au groupe formé par la chrysotile, la crocidolite et l'amosite. Les exemples d'espèces industrielles de fibres d'amiante adéquates comprennent les fibres 4X Munro et 6D Jeffrey. De préférence, les fibres d'amiante appelées à être utilisées lors de la préparation du papier employé en vue de la mise en oeuvre des procédés de la présente invention doivent être raffinées de façon que les fibres contiennent une faible proportion de fines.
Ainsi, les fibres d'amiante doivent être raffinées de façon à ne pas comporter une proportion supérieure à 30% de calibres inférieurs en passant à la maille 200, c'est-àdire, que la proportion de fibres passant un tamis normal de maille 200 ne doit pas dépasser 30% en poids. Le reste des fibres peut être réparti dans des proportions quelconques entre les calibres supérieurs à ceux passant à la maille 200; cependant, il convient à ce qu'au moins 50% environ de ces fibres soient d'un calibre passant un tamis normal de maille
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2B et retenus sur un tcuuiù normal de Ula.:.ll 100. Le papier prévu aux fins de la présente invention est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement en fibres d'amiante; aux fins de la présente invention, il sera désigné par le terme de papier d'amiante.
Cependant, des matières d'addition par exemple, des fibres, de la cellulose, etc. - peuvent être incorporées dans des proportions qui n'affectent pas notaole-
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les caractéristiques fondamentales et originales de la présente invention.
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Les résultats les plus -L:avora oies, 2rk ce qui concerne jrigidité mécanique des tuoes .coulas et ltaosaaca ae toute axsuddicn-ians ceux-ci, sont obtenus .Lorsqu'on emploie un papier formé par des flores d'amiante, comme indiqué ci-des- sus, comprenant un minimum de liant ou d'une autre matière d'addition. Ainsi, bien que l'on puisse employer entre envi-
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ron 1;,, et 10, d'additifs, il est préféra oie que ceux-ci soient raaintenus dans les limites de 3> à 5;-; en poids, rap- portés au poids total du papier.
Lamatière agglutinants
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non fioreuse, qui est utilisée ::l<.S ..Le papier d'asiante, sert à conférer à ce papier une résistance suffisante à l'état
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humide, pour qu'il puisse être ..t,aiuié et traité iJÜ les opérations ultérieures iJi:::pr7"""13-::io;. per iu résiia. ivars liants de ce type sont connus i:.....2 1 10i[.I.:3 de -1.a f2.)ication du papier d'amiante;
ils acmprennent les résines '/inyliques telles que les rési.33 da chlorure ae polyvi.iyle, err.ployéss de préférence sous la for. ne j' éauls1.ons aqueuses, des résines acryliques, telles que les esters méthylique, éthyli-
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que, outyiirue et hexylique de l'acide acrylique ou aétha- crylique, des copolymères ou leurs mélanges, des éthers ou esters de cellulose et des résines non fibreuses comparables, qui peuvent être employées danale papier d'amiante, en vue d'imprimer à cel ui-ci une force de cohérence.
En plus de l'agent d'agglutination non fibreux, le papier d'amiante peut contenir, dans les limites indiquées, des charges ou des pigments, par exemple dans le but de modifier l'aspect ou la couleur du papier. De telles charges ou pigments peuvent comprendre le bioxyde de titane, le noir de carbone, le bioxyde de silicium, le colcotar, les pigments à base de métaux lourds, ou analogues. Dans certains cas, il
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peut être avantageux d'assembler ou de stratifier le papier d'a:aiante des nappes, tissées ou non, d'autres fibres, par exemple, la toile de tiares de verre armure linon; le feutre de nylon, et analogues.
Il existe une grande variété de résines thermodurcissables différentes susceptibles d'être employées en vue de pro- duire les nouvelles matières moulables suivant la présente invention et de préparer des objets renforcés par des fibres, en appliquant les procédés décrits ici. De plus, il est proo ble qu'au fur et à mesure des progrès dansla technologie des résines synthétiques on disposera de nouvelles résines thermodurcissables qui pourront être employées dans les nouveaux procédés faisant l'objet de la présente invention.
Les résines thermodurcissables qui se sont avérées les plussatisfaisantes en ce qui concerne leur emploi en rapport avec la présente invention sont celles que l'ou désigne dans l'industrie sous les dénominations de résines phénoliques, de résines polyester saturées, de résinas époxy et de silicones.
Las résines phénoliques sont les produits de condensation d'un phénol et d'un aldéhyde, par exemple, du phénol, du crésol, du p-hydroxy-diphényle ou d'autres phénols, avec le formaldéhyde, le furfural ou d'autres aldéhydes. On peut employer n'importe quelle des résines phénoliques du type utilisé pour les produits stratifiés, résines susceptibles d'être cuites jusqu'à un état durci par chauffage. La préparation et la structure chimique des résines phénoliques utilisables sont décrites dans l'ouvrage "Encyclopedia of Chemical Technology", publié en 1953 par la firme "The Interscience Encyclopedia, Inc. ", volume 10, pages 335 à 369.
Les résines polyester non saturées sont les produits de l'estérification d'alcools non saturés, avec des acides
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polybasiques ou d'acides non satures, avec des alcools moho-
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ou pO.yéat0'.I'nCß7.il. S. De telles résines sent g31=ent désignées dans l'industrie des résines synthétiques par le terme de "résines de contact", par exemple, voir l'ouvrage "Encyclo-
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pedia of Chemical 'SC'::1G10', déjà ztzi, volume 1, r=s-?s 590-591 et volume 10, pages S07 et C6.
Des exemples spécifiques de .ilT'5 çi t...CiàlîGr ...." ¯ ...¯ . 1 4 C¯. y'.g.¯a.?sa les polymères du phtalate de diallyle, du :;¯1 te de diallyle, du diacrylate de glycol, du diméthacrylsie de slyzol, et des polyesters non saturés analogues. Les produits inaustriels de ce type sont .-cuLxi'IFPle.;.cv.v constitués par des sélanges de polyesters non saturés et comprennent souvent de faiol es proportions d'autres .:.;tiras clr.:érisaoïes, par exemple, de styrène, de oenzène de aivinyle, :.'acét8.te ae vinyle, a'acrylate de méthyle, et analogues. Les résines
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polyesters du comr.ierce, fournies aux c;a:;s-Ul1is pr la firme "American Cyanania Co", sous les marques de fa crique Lamina 4111, Laminac 4lilo et Lamiriac ,+13+: J.or.L,è:.:' s-ss résultats favorables.
Les résinas époxy employées sont des résines liquides
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thernodurcissables d'éthers p-olygiyc4-dy!4,u-s de composés polyhydroxylés , que l'on durcit jusqu'à l'obtention de substan- ces solides infusibles, rigides et dures, en opérant la cuisson, en mélange avec des anhydrides carboxyliques polybasiques, des amines polyfonctionnelles aromatiques ou aliphatiques, et d'autres composés polyfonctionnels équivalents.
La production et la structure chimique de résines époxy utilisables à cette fin sont exposées dans le volume 45, pages 2715 à 2721, de l'ouvrage "Industrial and Engineering Che- mistry", ainsi que dans le premier- supplément (1957) de l'ouvrage "Encyclopedia of Chemical Technology", cité plus haut, pages 312 à 329. Les résines époxy disponibles dans
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le ccmnierce et pouvait 5tre u'ilis-es '"x i'ir.s d'à 1-< présente invention comprennent les résines 2.pcn C26 et Hocn ?C, faoriquées et vendues aux Etats-Unis, -ous ces .¯nr:us3 de fsorique, par 1s firme "Shell 3hs.r:.'.c l Je.''.
Certaines de cas résinas ther:::QdunissblR ?¯r exemplie les résines phenolicues, durcissent à lr- suite d'.m processus de condensation cc.r j-crt3::t 1- libération ie i'esu et d'autres matières volatiles. Ceci nir opposition .:"-1 second groupe, constitué par les résines époxy et les résines non saturées, telles que le polyester de styrène, etc., qui durcissent à la suite d'une polymérisation par addition, sans dégager ces constituants volatils Ainsi, lors ce l'exécution des procédés de stratification utilisant le premier groupe, il convient de veiller à empêcher 1-, formation d'am-
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poules lors du dbage:ne:1t des matières 701atiles.
Four cette raison, il est préférable d'éliminer la ..:? jeurs )Pr- tie de ces substances volatiles en faisant mûrir la résine préalablement à la stratification. Les matières volatiles qui pourraient être emprisonnées dans la contexture sent soumises à des pressions appropriées et représentent un vo-
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lume n 'rligeable. De plus, et afin de favoriser la prévention de pressons excessives ou imprévues, il y s lieu de réunir le -8,c-(:!:.cn d fh soupape de déccsprsssion.
Jusqu'à présent, lorsqu'il s'agissait d'obtenir la combinaison appropriée de rigidité mécanique et d'absence de transpiration dans les objets finals moulés, tels que ceux faisant l'objet de la présente invention, il était nécessai- re de régler le rapport entre la résine et le papier d'amiante de telle façon que le papier imprégné de résine et exempt de solvant, qui constitue la nouvelle matière moulable suivant la présente invention, contienne entre 40 et 65?* en poids de résine, basés sur le poids total du papier imprégné
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de résine.
On a supposé qu'une teneur de résine inférieu- reà 40% donnerait lieu à des objets moulés ayant une tendan- ce à transpirer. D'autre part, on estimait que l'emploi de plus de 65% environ de résine avait pour effet de produire des objets moulés ayant une tendance à présenter une résis- tance insuffisante à la traction et à d'autres sollicitations mécaniques. Toutefois, on a découvert désormais qu'il est possible d'utiliser une teneur inférieure en résine, si l'on fait appel à la méthode suivant la présente invention.
Etant donné que les agents de renforcement fournissent la majeure partie de la rigidité mécanique, il s'ensuit que, plus le pourcentage de ces agents de renforcement est éle- vé, et plus grande est la rigidité mécanique du produit.
On peut désormais employer une proportion non supérieure à 35/ de résine, ou moins, dans certaines applications.
D'une manière générale, il convient d'incorporer un catalyseur dans la masse liquide de résine d'imprégnation qui sert à saturer le papier d'amiante. Toutefois, certaines résines, telles que fournies dans le commerce, comprennent déjà un catalyseur et ne nécessitent pas l'addition de celui-ci. La proportion exacte de catalyseur employée est variable et dépend dans une certaine mesure du catalyseur particulier utilisé, ainsi que de la résine thermodurcissable particulière dont on fait usage. Cependant, par exemple, les solutions particulièrement favorables de résine d'imprégnation phénolique contiennent une proportion de catalyseur comprise entra environ 0,1% et 10% en poids, basée sur le poids de la résine thermodurcissable, une proportion comprise entre environ 0,5% et 5% en poids étant particulièrement efficace.
L'imprégnation du papier d'amiante par la résine thermodurcissable peut être effectuée à l'aide d'un matériel
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approprié quelconque. On peut employer à cet effet des bacs d'imprégnation, des appareils de tamponnement, des ap- pareils à raclette, des appareils d'enduisage à cylindres, des appareils atomiseurs, ou analogues. Quel que soit le ma- tériel employé, l'opération de saturation doit être conduite dans des conditions telles qu'une quantité suffisante de ré- sine d'imprégnation soit incorporée au papier d'amiante, de préférence de façon à obtenir une teneur en résine solide, comprise entre environ 35 et environ 65%, en poids, après que tous les solvants volatils ont été éliminés du papier imprégné.
Après l'imprégnation du papier par la résine thermodur- cissable, on soumet les feuilles imprégnées à l'action de facteurs agissant de manière à éliminer tous les solvants organiques volatils et les constituants analogues de ces feuilles et de faire passer à l'état B les résines d'impré- gnation thermodurcissables.
Les conditions établies en vue du traitement du papier d'amiante, dans le but de produire les nouvelles matières moulables suivant l'invention, peuvent varier et dépendent en partie de la résine thermodurcissable employée pour 1' imprégnation du papier. D'une manière générale, les résines phénoliques exigent des conditions plus rigoureuses de température et de temps que les résines époxy ou les résines polyester. De plus, la durée de traitement à une température donnée dépend dans une certaine mesure de la quantité de solvant contenue dans la solution de résine de saturation.
Cependant, dans le cas des masses de résine thermodurcissable d'imprégnation particulièrement favorables, telles que décrites ci-dessus, des températures comprises entre environ 100 et 2QO F, appliquées pendant des durées de 5 à 60 minutes, conviennent généralement le mieux lors de la formation
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des matières moulaoles suivant l'invention à partir des papiers d'amiante imprégnés de résine thermodurcissable.
A la suite des opérations de p récuisson qui viennent d'être décrites, on peut produire des papiers imprégnés de résine qui sont cohérents, essentiellement secs et qui peu- vent être assemblés sous la forme d'un rouleau, en vue de leur emploi ultérieur. De tels papiers imprégnés de résine peuvent être plies autour de mandrins, pour former des tron- çons tubulaires d'épaisseur appropriée, comme il a déjà été constaté antérieurement, tronçons à partir desquels on peut produire des tubes en matière plastique renforcés par des fibres, en appliquant des opérations de moulage appropriées.
De même, des longueurs de feuilles de papier peuvent être assemblées sur des gabarits appropriés et être ensuite soumises à des conditions de moulage, en vue d'établir des objets moulés de diverses configurations, tels que des coudes, des tés, des raccords, ou analogues, destinés à être utilisés comme éléments d'accouplement avec les longs brins de tubes en matière plastique, qui peuvent être moulés sur des mandrins cylindriques à partir des feuilles imprégnées de résine.
Conclusions
Dans la description ci-dessus, on a exposé de nouvelles méthodes, peu onéreuses, pour l'exécution de tubes et autres objets, en matière plastique, renforcés par des fibres, et l'on y a décrit les procédés pouvant être employés pour ;'or- mer les matières moulables appelées à être utilisées lors de la confection des tubes et autres objets, en matière plastique. Ces opérations de moulage' inédites se distinguent par le fait qu'elles permettent de produire des objets en matière plastique renforcés par des fibres, objets d'une structu- re essentiellement homogène, mais qui contiennent cependant
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des proportions 0. r 2:1 ;:.oin:s )5> à;));. .. :'0::':.5, et plus, fibres de renforcement.
D'autre pe:".., les cojets en ;m:tiÈ:re plastique suivant l'invention sont essentiellement exempts de toute tendance à la transpiration lorsqu'ils sont soumis à une pression hydrostatique importante, De même, ces nouveaux objets en matière plastique résistent aux températures élevées, c'est-à-dire, peuvent supporter des températures de 1COO F environ pendant au moins 5 minutes, sans formation d'ampoules ni décollement de couches. En outre, une parti- cularité très importante de ces oùjets nouveaux réside dans leur aptitude à résister aux attaquée chimiquas de la part de produits chimiques corrosifs.
Une autre particularité remarquable des opérations de moulage suivant l'invention réside dans le fait que le tube en matière plastique exécuté à l'aide de ces opérations peut être fileté au moyen d'un matériel normal à fileter les tubes et en appliquant des méthodes courantes.
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3 iT a' : D I C n i I C :, â
1. Procédé pour former un objet soûla en matière plastique renforcé par des fibres, cet objet comprenant un papier d'amiante à indice de bouffant élevé,imprégné d'une résine
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thersiodurcissable partiellement durcie, caractérisé par le perfectionnement ccnsistant à munir l'objet d'un revêtement souple et imperméable aux fluides et à soumettre l'objet ainsi recouvert à un chauffage à l'autoclave, jusqu'à ce que la résine ait atteint un état final par cuisson.