BE845428A - Procede de durcissement de resines et elastomeres thermodurcissables - Google Patents

Description

  MePHERSONS LIMITED

  
La présente invention est relative à

  
des procédés pour le façonnage de compositions comprenant

  
des matières contenant au moins un matériau électriquement

  
conducteur, dispersé en substance dans des matières plastiques en substance non électriquement conductrices, 

  
choisies parmi les résines thermodurcissables, les résines  thermoplastiques et les élastomères. En ce qui concerne les résines thermodurcissables, le façonnage est accompagné d'un durcissement complet.

  
Dans le procédé classique utilisé pour réaliser le façonnage et le durcissement complet des résines thermodurcissables, avec ou sans matières électriquement conductrices, le façonnage et le durcissement partiels ou complets sont effectués en appliquant de la chaleur extérieurement à la composition à traiter. La chaleur externe peut être apportée par l'emploi de platines ou d'éléments chauffés électriquement, à la vapeur d'eau, à l'huile ou augaz et la matière à durcir est retenue

  
dans une presse ou matrice que l'on utilise également pour le façonnage ou la compression de la matière aux dimensions requises. 

  
Dans certains procédés, au moins une partie de la chaleur peut être produite par transfert de la matière à partir d'une source centrale, en appliquant une force externe, par l'intermédiaire de conduits raccordés à diverses cavités de dimensions finales. La friction entre la matière et les parois des conduits de transfert engendre de la chaleur supplémentaire, ce qui accélère ainsi la réaction de durcissement complet.

  
En général, ces procédés ne sont pas satisfaisants dans l'ensemble. Le chauffage uniforme de la composition est difficile car les résines ont de pauvres caractéristiques de conduction de chaleur.

  
Contrairement aux procédés précités,

  
où la chaleur est appliquée extérieurement, la présente invention vise à prévoir la production de chaleur dans la matière elle-même par une méthode qui garantit un chauffage uniforme. 

  
Acette fin, la présente invention

  
est relative à un procédé de façonnage d'une composition comprenant au moins une matière contenant au moins un matériau électriquement conducteur, dispersé dans une matière plastique en substance non électriquement conductrice, choisie parmi les résines thermodurcissables, les résines thermoplastiques et les àastomères ce procédé consiste à (1) introduire la composition dans une matrice ou dispositif de façonnage similaire et (2) à faire passer un courant électrique dans la composition contenue dans le dispositif de façonnage pour réaliser ainsi le chauffage par résistance et effectuer le façonnage de la composition. Il est bien évident que le courant électrique peut être

  
un courant alternatif ou un courant continu et peut être direct ou induit.

  
Le passage du courant électrique à travers la composition donne lieu à un chauffage par résistance qui permet le façonnage (et dans certains cas le durcissement) à exécuter.

  
Le chauffage par résistance entraîne une augmentation de la température de la composition selon un rythme uniforme entièrement contraire aux procédés classiques où l'uniformité est limitée par la conductivité thermique. A l'échelle microscopique? les points de production de chaleur dans la matière ont lieu aux endroits les plus avantageux, c'est-à-dire aux interfaces entre les matières conductrices et non conductrices. Par suite du chauffage uniforme dans la matière, le procédé permet de réduire l'échelle de temps à un point tel qu'il est possible, pendant un temps très court, d'atteindre des températures supérieures à celles que l'on applique dans les procédés classiques dépendant de la conduction thermique. 

  
Ceci permet l'obtention d'un niveau de durcissement élevé  sans une durée suffisante pour provoquer une décomposition excessive et une dégradation des propriétés finales. Une  autre particularité importante est que l'on peut supprimer, dans certains cas, le durcissement postérieur, c'està-dire un stade plus ou moins imposé dans le procédé technique antérieur avec certains produits.

  
De préférence, la composition à façonner est retenue et comprimée facultativement dans la cavité d'une matrice constituée d'un matériau ou de matériaux électriquement isolants. La matrice peut être chauffée

  
ou refroidie en fonction de chaque formulation de matière et de son usage final.

  
Il est préférable que le courant puisse être appliqué à la composition au moyen d'électrodes. Celles-ci sont de préférence montées de façon à assurer 

  
un chauffage uniforme de la composition. Toutefois, toute  paire d'électrodes ou multiples de paires d'électrodes peuvent être raccordées à des sources d'énergie différentes  dont les valeurs d'intensité et de potentiel sont aussi différentes, les valeurs et le réseau de connexion réel

  
 <EMI ID=1.1> 

  
1 exigences imposées au produit final. 

  
La forme réelle des électrodes n'est pas essentielle pour l'invention, mais est déterminée par la  configuration du produit final. Les électrodes peuvent  être sous la forme de deux plaques électriquement conduc-  trices, montées de part et d'autre de la matière. Elles peuvent aussi revêtir la forme d'éléments segmentaires disposés autour de la matière à durcir. 

  
La tension ou intensité réelle nécessaire  au chauffage et au durcissement de la composition est dé-terminée bien entendu par la résistance de la composition elle-même et les exigences de l'usage final.

  
En fonction des propriétés finales requises et dans le but de contribuer à l'obtention d'un produit sain, le courant peut être appliqué d'une manière interrompue ou non. Pareillement, le courant peut être modifié ou pulsé pendant le cycle de durcissement entier, par exempte, de l'ordre de quelques ampères à 5oo ampères.

  
La commande du procédé peut être effectuée correctement en contrôlant l'entrée d'énergie exprimée en joules, ce qui rend ainsi le procédé indépendant des variations de la résistance qui se produisent d'un lot à l'autre ou pendant le cycle de durcissement lui-même.

  
Pour certains produits ou compositions de matière, il est avantageux que les électrodes conductrices soient sollicitées dans un domaine de température spécifié. Ce domaine de température est spécifique pour chaque formule ou composition de matière. Toutefois, un

  
 <EMI ID=2.1> 

  
lé particulièrement satisfaisant. Le chauffage des électrodes facilite l'écoulement de la matière dans les cavités, favorise l'adhérence effective des produits lorsque 

  
la composition doit être reliée, par application préalable  d'un adhésif, à un support métallique, réduit au minimum i la condensation d'humidité et contribue également à une i  séparation nette de la composition à partir des électrodes. ! 

  
Le fait qu'une compression est nécessai-  re ou non dépend de la composition elle-même, de la forme 

  
 <EMI ID=3.1> 

  
quée à la composition peut varier d'une pression zéro, si

  
est  tant/qu'il s'en exige, à plusieurs tonnes par pouce carré. 

  
 <EMI ID=4.1> 

  
Les compositions durcies et façonnées en mettant en oeuvre le procédé de la présente invention ont une large gamme d'applications ou d'usages finals.

  
Par exemple, ils peuvent servir à la fabrication de matériaux de friction utilisables dans des freins, des embrayages ou autres dispositifs semblables et ils peuvent aussi entrer dans la fabrication de matériaux du type antifriction utilisables dans des paliers massifs et des plaques coulissantes de mécanismes ou de machines, ou être conçus sous la forme d'articles thermodurcissables moulés tels que des manches de couteau, des pignons synthétiques et des poignées ou manches d'appareils électro-ménagers. Le domaine de la fabrication des matériaux de friction est d'un intérêt particulier.

  
Une forme de réalisation préférée de l'invention est à présent décrite en détail ci-après, à titre d'exemple uniquement, en se référant aux dessins annexés au présent mémoire, dans lesquels :
la figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe transversale d'une partie d'un appareil utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, dans le but dexécuter un patin de disque automoteur se composant d'une matière de friction reliée tant par un adhésif que mécaniquement à une plaque de renforcement métallique et la figure 2 est une vue en élévation latérale et en coupe de l'appareil entier dont une partie est reproduite à la figure 1.

  
 <EMI ID=5.1> 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
d'une poudre sèche, est introduite dans la cavité d'une matrice 2, la quantité de composition étant déterminée par  <EMI ID=7.1> 

  
matière électriquement non conductrice. Une électrode supérieure 3, qui est chauffée et sous la forme d'une platine, est en contact avec une plaque de renforcement métallique 4, pré-enduite d'un adhésif 5, à laquelle la composition doit être reliée. Une électrode inférieure 6 sous la forme d'un piston ou d'un tampon est animée d'un mouvement alternatif dans la matrice pour comprimer la entière. L'opération consiste à remplir la matrice, à la fermer au moyen du tampon, puis à faire passer un courant électrique entre les électrodes pour comprimer et durcir simultanément la composition sous la forme désirée et la relier également à la plaque de renforcement.

  
On se réfère maintenant à la figure 2, L'ensemble matrice-électrodes-tampon de la figure 1 est monté dans un bâti d'appui d'outil 7 permettant la compression de la matière entre le tampon 6 et la platine supérieure 3 qui servent également d'électrodes pour la circulation du courant dans la matière 1. D'autres plaques de

  
 <EMI ID=8.1> 

  
serve dans un magasin 8 et mises en place grâce au cylindre

  
9. La platine supérieure 3 se déplace pour fermer la cavité de la matrice et pour permettre l'éjection de la pièce moulée finie ; et la mise en action par le cylindre 10 qui, lorsqu'il est mis en place, est bloqué par le coin 11 et le cylindre 12. Le cylindre 10 exerce une pression relativement légère de façon à ne pas transmettre la charge de pression principale au bâti d'appui 7 prévu pour l'outillage, et ce n'est que si un moulage se produit et après le blocage

  
du coin 11 qu'une force substantielle est supportée par le bâti d'outil. Cependant, à aucun moment une force considérable n'est supportée par le bâti 7. 

  
Une trémie d'approvisionnement en matière
13 contient la composition qui est introduite par une vis d'alimentation 14 dans l'entrée de la cavité de compression
15 de la matrice 2. La cavité de compression 15 est fermée par la paroi latérale 16 du tampon 6 au cours du cycle

  
de durcissement complet et en même temps que cette opération a lieu, un cylindre de bourrage 17 à action pneumatique exécute un mouvement alternatif pour comprimer la matière dans la cavité de compression jusqu'à ce qu'elle ait atteint un volume adéquat et prédéterminé pour le moulage suivant. La course avant du cylindre de bourrage

  
 <EMI ID=9.1> 

  
enclenche un disjoncteur de sécurité par l'intermédiaire d'un retardement pour indiquer qu'un volume suffisant a été atteint, Une mâchoire 20 serre la tige 19 du cylindre
17 et un cylindre hydraulique 18 est mis en action pour déplacer la tige 19 vers l'avant, laquelle exécute un déplacement positif fixe déterminé par les disjoncteurs de sécuri té du cylindre 18. Ceci donne un volume mesuré de matière comprimée qui est transféré à la cavité, puis le cylindre
22 déplace le tampon 6 dans le sens ascendant pour comprimer la matière à mouler et la presser contre la plaque

  
de soutien 4 située au-dessous de la platine 3.

  
La platine 3 peut être chauffée de façon que la plaque de renforcement 4 soit portée à la température suffisante pour permettre une meilleure adhérence de la matière soûlée 1 grâce à l'adhésif 5. Pendant la compression, un courant électrique est mis en circulation entre le tampon 6 et la platine 3, en utilisant typiquement un courant continu dont leniveau est contrôlé et pulsé conformément aux exigences de l'opération de durcissement complet  <EMI ID=10.1> 

  
et aux propriétés de la matière subissant le moulage. A

  
la fin du cycle de durcissement par résistance, la platine supérieure 3 s'ouvre après élimination du coin 11 par le cylindre 12 et le tampon 6 poursuit sa course pour éjecter la pièce moulée finie au-delà de la surface de la matrice
2.

  
Le cylindre 9 se trouve encore dans la position avant après mise en place de la plaque de renforcement 4' utilisée au cours de ce cycle de durcissement complet et les broches de transfert attachées à son pousseur sont encore en prise avec la plaque de renforcement. Dès lors, le cylindre 9 effectue un mouvement arrière

  
et saisit la pièce moulée finie qui est évacuée par le couloir 23 adjacent à cette pièce et . qui la décharge par la trappe 24 ouverte par le cylindre 25.

  
Dès que l'opération de compression du cycle de moulage a eu lieu, la charge de matière suivante est comprimée par le cylindre de bourrage 17, comme décrit ci-avant, et après éjection de la pièce moulée finie, le cycle est répété en utilisant une autre plaque de renforcement qui est mise en place, en fermant la platine supérieure 3 et en transférant de nouveau la charge comprimée suivante à la cavité de moulage.

  
Le même procédé général peut être utilisé pour d'autres types d'organes de freinage où la matière de friction est également reliée à une plaque de renforcement métallique. Pareillement, des matières dites antifriction pour des applications de glissement et de résistance à l'usure peuvent aussi être durcies semblablement, et, au besoin, reliées simultanément à une plaque de renforcement.

  
L'emploi d'une plaque de renforcement en acier pour conduire le courant à partir d'une électrode n'est bien entendu pas essentielle pour le procédé. Des  <EMI ID=11.1> 

  
fabriqués entre deux ou plusieurs électrodes, la matière de friction étant entièrement séparable de ces électrodes à la fin du cycle.

  
Un exemple d'une composition utilisable

  
 <EMI ID=12.1> 

  

 <EMI ID=13.1> 


  
La composition peut aussi inclure des agents éliminant l'humidité et les gaz, de même que d'autres agents modifiant la friction, ordinairement utilisés, tels que de la poudre de silice ou de zircon.

  
Une composition plus spécifique, appropriée à un usage comme élément de friction, est donnée ci-après :

  

 <EMI ID=14.1> 


  
Comme exposé précédemment, la présente invention peut aussi être appliquée aux matières de moulage

Claims (1)

1. thermodurcissables et un exemple d'une de leur composition

   est cité ci-après : <EMI ID=15.1>

   D'autres matériau:: de modification ordinairement utilisés peuvent aussi être inclus, à savoir

   le kaolin, la farine de bois et les poudres de coquille

   de noix.

   Le procédé peut aussi être mis en

   oeuvre pour certaines compositions élastomères, telles que

   les produits du caoutchouc, qui sont modifiées pour assurer une conductivité suffisante afin de permettre le chauffage par résistance électrique. En eux-mêmes, les caoutchoucs ne sont pas suffisamment conducteurs, mais un matériau conducteur peut être ajouté à la composition.

   Une composition typique de cette nature

   est donnée ci-dessous : <EMI ID=16.1>

   REVENDICATIONS

   1. Procédé de façonnage d'une composition comprenant au moins une matière contenant au moins

   un matériau électriquement conducteur, dispersé dans une <EMI ID=17.1>

   matière plastique en substance non électriquement conductrice, choisie parmi les résines thermodurcissables, les résines thermoplastiques et les élastomères, caractérisé en ce qu'il consiste à (1) introduire la composition dans une matrice ou dispositif de façonnage semblable et (2) faire passer un courant électrique à travers la composition contenue dans le dispositif de façonnage pour réaliser ainsi le chauffage par résistance et le façonnage de la composition.

   2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière non conductrice est thermodurcie et en ce que le durcissement complet de la composition est aussi effectué.

   3. Procédé suivant l'une quelconque

   des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le courant électrique est appliqué au moyen d'électrodes.

   4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise deux électrodes, dont l'une est disposée d'un côté de la composition et l'autre, de l'autre côté.

   5. Procédé suivant l'une quelconque

   des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'une matrice est utilisée et en ce qu'au moins l'une des électrodes

   a une surface qui est une surface interne de la matrice lorsque cette dernière est fermée.

   6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque électrode présente une surface de ce type.

   7. Procédé suivant l'une quelconque <EMI ID=18.1>

   des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'au moins l'une des électrodes est déplaçable entre des positions de matrice ouverte et fermée.

   8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on utilise deux électrodes dont l'une est sous la forme d'une platine servant à fermer une extrémité de la matrice et dont l'autre est conçue comme un piston un autre élément similaire animé d'un mouvement alternatif, déplaçable dans la matrice et assurant la fermeture de l'autre extrémité de la matrice.

   9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le courant électrique passe dans la composition d'une manière interrompue.

   10. Procédé suivant l'une quelconque <EMI ID=19.1>

   électrique est varié ou pulsé.

   11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la température des électrodes est commandée selon un ordre de

   <EMI ID=20.1>

   12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la composition contenue dans le dispositif de façonnage est soumise à une pression de plusieurs tonnes par pouce carré.

   13. Procédé de façonnage et de durcissement complet d'une matière de friction utilisable dans des freins, des embrayages et autres mécanismes semblables, la matière de friction se composant d'une résine thermodur- j cissable, en substance non électriquement conductrice, dans laquelle est dispersée au moins une matière contenant au <EMI ID=21.1>

   moins un matériau électriquement conducteur et à laquelle est reliée une plaque de renforcement, caractérisé en ce qu'il consiste (1) à introduire la résine et la matière ou les matières dispersées dans une matrice, (2) à poser la plaque de renforcement sur la matière introduite, (3) à fermer la matrice et (4) à faire passer un courant électrique à travers la matière de friction pour effectuer ainsi le chauffage par résistance, le façonnage et le durcisse- ment complet de la matière de friction.

   14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'un adhésif est appliqué sur la plaque de renforcement qui est perforée, une liaison étant ainsi créée au moyen de l'adhésif et mécaniquement.

   15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que la plaque de renforcement se compose d'un métal approprié.

   16. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de façonnage et, associées à celui-ci, plusieurs électrodes espacées pour permettre au contenu du dispositif de façonnage d'être chauffé par chauffage par résistance.

   17. Appareil suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu'au moins l'une des électrodes fait partie du dispositif de façonnage.

   18. Appareil suivant la revend-dation 17, caractérisé en ce que chaque électrode fait partie du dispositif de façonnage.

   19. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que chaque électrode est mobile, au moins l'une des électrodes servant à ouvrir et fermer le dispositif de façonnage. <EMI ID=22.1>

   20. Appareil suivant la revendication 19, dans lequel le dispositif de façonnage est conçu comme une matrice, caractérisé en ce qu'on a prévu deux électrodes dont l'une est sous la forme d'une platine servant à la fermeture d'une extrémité de la matrice et dont l'autre

   est réalisée comme un piston ou autre élément semblable animé d'un mouvement alternatif, déplaçable dans la matrice* assurant la fermeture de l'autre extrémité de cette matrice.

   21. Composition ou matière façonnée selon un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15 ou à l'aide d'un appareil suivant l'une quelconque des revendications 16 à 20.