CH258919A - Procédé pour la formation de pièces diverses à partir d'une matière comprenant une résine thermodurcissable. - Google Patents

Description

  
 



  Procédé pour la formation de pièces diverses à partir d'une matière
 comprenant une résine thermodurcissable.



   La présente invention concerne un procédé pour la formation de pièces diverses à partir d'une matière comprenant une résine thermodurcissable dans un état au-delà duquel seule une très faible polymérisation serait encore possible.
   lUne    telle matière, particulièrement; sous forme de feuilles a jusqu'ici été considérée comme non susceptible d'être déformée, alors qu'en appliquant le présent procédé, il devient possible d'en former des pièces diverses, présentant   des    courbures simples et complexes à la fois, suivant de petits ou de grands rayons.



   La résine thermodurcissable que comprend la matière à laquelle ce procédé s'applique peut être un phénoplaste, un aminoplaste, par exemple une résine phénol-aldéhyde, uréealdéhyde, formaldéhyde-mélamine, phénolfurfurol. Cette résine peut résulter de la condensation avec un aldéhyde, du phénol, de   l'orthoerésol,    du   métacrésol,    du   paracrés ol,    de   l'un    des divers xylénols ou de l'aniline. Ces résines seront appelées dans ce qui suit résines de condensation aldéhydiques.



   Les feuilles utilisées, armées éventuelle  ment    d'un tissu ou d'un papier poreux ou non, sont produites généralement par polymérisation sous pression et à chaud. La température de polymérisation est normalement voisine de   i 500    C. La pression qui est utilisée dans le procédé dit à pression élevée est de l'ordre de plusieurs centaines de kilogrammes par cen  trimètre    carré et celle qui est utilisée dans le procédé dit à basse pression peut   e'abaisser    jusqu'à 18 kilogrammes par centimètre carré.



   On mélange, par   exemple,    du   phénol    de l'orthocrésol, du métacrésol, du paracrésol ou   l'un    des xylénols à un aldéhyde tel que, par exemple, du formaldéhyde en présence d'un catalyseur et soumet ce mélange à l'action de la chaleur et à un brassage pour produire une résine liquide visqueuse qui est dénommée dans la pratique résine à l'état A. Cette résine est soluble dans l'alcool.



   Au stade du laminage, des feuilles d'étoffe ou d'autres matières absorbantes peuvent être imprégnées avec la résine à l'état A diluée dans un alcool et ensuite séchées en présence de chaleur. La résine est partiellement polymérisée pour devenir celle connue sous le nom de résine à l'état B, qui n'est plus soluble dans   l'alcool,    mais qui est soluble dans l'acétonte
 Dans le troisième stade, les feuilles de résine ou imprégnées de résine à l'état B sont assemblées en piles et pressées entre les plateaux chauffés, en observant les températures ct pressions précédemment indiquées, ce qui donne des feuilles à l'état C, soit à un état fortement polymérisé.



   La polymérisation est accompagnée d'une réaction exothermique. Le traitement est poursuivi jusqu'à ce que la réaction exothermique diminue sensiblement, puis arrêté. Il est connu qu'en poursuivant longtemps le traitement, un état totalement polymérisé  peut être atteint, mais l'amélioration due au traitement additionnel pour une période de temps donné est relativement faible eu égard aux qualités obtenues durant la réaction exothermique. Du fait de cette cessation presque complète de la polymérisation, il est usuel d'interrompre le traitement à ce stade et d'utiliser la matière dans cet état fortement,
   mais    non   eomplètement    polymérisé,   aw-delà    duquel seule une très faible polymérisation
 serait encore possible.



     Conformé. ment    à la présente invention
 partant d'une feuille constituée en une ma
 tière comprenant une résine thermodurcissable
 dans un état au-delà duquel seule une très
 faible polymérisation serait encore possible,
 on chauffe cette feuille à une température
   comprise    entre 121 et   177Q    C, dans des' con
 ditions telles qu'il en résulte un ramollisse
 nient de la résine, mais aucune détérioration
   sensible    de la feuille,   et    on la soumet ainsi
 chauffée à une action mécanique propre à
 l'amener à la forme de la pièce désirée, la
 quelle est ensuite refroidie.



   La résistance de la matière ne subit aucune
 diminution par l'application du présent pro
 cédé.



   Le dessin annexé montre trois manières
 de mettre ce procédé en oeuvre, données à titre
 d'exemples.



   La fig. 1 montre une pièce obtenue au
 moyen de l'outillage de la fig. 2, relatif au
 premier exemple de mise en oeuvre du pro
 cédé.



   La fig. 2 est une vue en coupe selon   2-8   
 de la fig. 3 de l'outillage en question.



   La fig. 3 est une vue de face de l'élément
 femelle dudit outillage vu suivant les flèches
 3-3 de la fig. 2.



   La fig. 4 est une vue en coupe de l'outil  
 lage relatif au u second exemple de mise en   
 oeuvre du présent procédé.



   La fig. 5 est une vue en coupe transversale par la ligne 5-5 de la fig. 6 de l'outillage se rapportant au troisième exemple de
 mise en oeuvre.



   La fig. 6 est une vue de face correspon
 dante.



   La pièce représentée à la fig. 1 se   compo.se    d'une partie plane 7 pratiquement rectangulaire, avec un angle arrondi 8.   Un    rebord 9 droit et un rebord 10 épousant la courbure 8 bordent la majeure partie de la partie 7 et une patte droite 12 termine l'extrémité cintrée du rebord 10. Cette pièce n'est donnée qu'à titre d'exemple.



   La matière de laquelle elle est faite se présente primitivement sous forme d'une feuille plane, comme indiqué par les traits interrompus 13 à la fig. 2.



   Par découpage dans des feuilles planes de la matière thermodurcissable utilisée, on a tout d'abord préparé des flans ayant la forme désirée. Ceci peut   être    fait de toute matière convenable, par exemple par découpage à   l'aide e de matrices.   



   Le premier stade du procédé consiste à ramollir   l'un    de ces flans. Ceci est obtenu en le soumettant à la chaleur d'une manière convenable, par exemple à la chaleur sèche d'un four jusqu'à ce que le flan atteigne la température de ramollissement. Cette températurc est comprise entre 121 et 1770 C. La pratique a montré qu'une température de travail très satisfaisante est voisine de 1500 C.



  Lorsque la matière est entièrement chauffée   cette    température, elle est dans un état de ramollissement suffisant pour être facilement déformée selon tel profil que   l'on    voudra.



   La durée   nécessaire    pour ramollir le flan dans un four dépend de la température du four. Lorsque la température du four est de   177     C, un flan de 3,2 millimètres d'épaisseur peut être amené d'une température de 210 C environ à une température de 1210 C environ en 100 secondes environ, et à une température de 1500 C (température de travail optimum)   en    165 secondes environ. La même matière dans une température de four de 2600 C atteint une température de   121     C en 61 secondes environ et la température de moulage et de conformation optimum de 1500 C en 90 secondes environ.

   Il est préférable dans la pratique d'employer une température de four de 2600 C et une durée de chauffage raccourcie d'environ 55 secondes pour de la matière en  feuilles de 1,6 millimètres d'épaisseur   elmw    ployée habituellement de nos jours pour des travaux de ce genre. Du fait que la température de travail que   l'on    vient d'indiquer est voisine de la température (1820 C) à laquelle la matière commence à se boursoufler et à se désintégrer et du fait de la rapidité avec laquelle la température optimum est atteinte, il n'est pas considéré comme pratique d'utiliser une   température    de four de beaucoup supérieure à   2606    C.

   Inversement, il ne faut en aucun cas prolonger la durée de chauffage au-delà de trois minutes pour des flans de   3,2    mm d'épaisseur maximum, en partie du fait de l'inefficacité d'une telle prolongation   tle    chauffage et en partie du fait qu'une exposition prolongée à la chaleur tend à détériorer la matière comme précédemment indiqué, l'extension du traitement de la matière à l'état C précédemment défini ayant pour résultat un
 état un peu plus élevé de polymérisation. Ceci peut être un facteur de détérioration. C'est   pourquoi,    on ne saurait trop recommander
 d'amener le flan à sa température de travail optimum aussi rapidement que possible sans
 le soumettre à une température du milieu
 chauffant dangereusement élevée.



   L'état que   l'on    cherche à atteindre ainsi
 n'est rien d'autre que celui dans lequel le flan
 est suffisamment ramolli et flexible pour sup
 porter commodément des pliages ou cintrages
 (simples ou composés) de l'ordre d'un rayon
 de 3,2 millimètres pour une matière de   1,6   
 rnillimètre sans craquelures (rupture d'une
 couche dans une région de tension produite
 par le pliage), gerçures (développement de
 fines craquelures dans la résine sans rupture
 du tissu) ou boursouflures (produites par la
 pression gazeuse interne de composants vola
 tils près des couches externes).



   Lorsque le milieu chauffant présente une
 conductibilité thermique plus élevée que celle
 de l'air ou qu'un autre procédé de chauffage
 plus rapide que le chauffage dans un four
 est utilisé, les durées de chauffage peuvent,
 pour des températures données du milieu, être
 plus courtes que les durées indiquées ci-dessus.



   Des exemples de   modes    de chauffage pouvant être utilisés en lieu et   place    du chauffage au four sont les   suivants:    chauffage dans un bain liquide, chauffage par conduction à partir de plateaux chauffés entre lesquels est disposé le f] an, chauffage en soumettant le flan à l'action d'un champ électrique alternatif à haute fréquence dans lequel le flan agit comme un diélectrique produisant de la chaleur par pertes diélectriques et chauffage par radiation à partir d'une source d'énergie calorifique radiante telle que, par exemple, des rayons infra-rouges.



   Le flan chauffé et ramolli étant extrait du milieu chauffant, on le place en 13 entre les éléments en permettant la déformation (voir fig. 2). Il est important d'effectuer cette opération aussi rapidement que possible   dc    façon à maintenir la température du flan aussi proche que possible de la température à laquelle il quitte le milieu chauffant en maintenant ainsi à un degré maximum la plasticité de la matière le constituant.



   Les   élements    mâle 15   et femelle    16 de l'outillage sont alors rapprochés   l'un    de l'autre, des guides 17 (voir fig. 3) pouvant être disposés sur les côtés de l'élément mâle 15, pour l'obliger à suivre une trajectoire définie en direction de l'élément femelles 16.   Les 'été    ments 15 et 16 et le flan 13 sont représentés reposant sur une table 18.



   Le flan sera refroidi notablement après avoir été moulé, étant pour cela maintenu pressé de manière qu'il   'durcisse    dans sa nou
 velle forme.



     I1    est, en effet, important de maintenir le flanc sous pression jusqu'à ce que la résine soit suffisamment refroidie pour empêcher la pièce obtenue de gauchir, de se tordre ou de revenir à sa forme plane, ou de le maintenir sous pression jusqu'à ce qu'il soit suffisamment refroidi pour conserver sa forme assez longtemps pour permettre de le transporter de la matrice dans un milieu refroidissant, dans lequel il est refroidi rapidement sans avoir le temps de perdre sa forme.



   Le refroidissement dans l'outil peut être obtenu soit en y laissant le flan suffisamment longtemps pour permettre à   I'ensemble    de se  refroidir par convection d'air ou peut être obtenu en prévoyant un outil refroidi, dont les   éléments    présentent, par   exemple    des chambres de refroidissement dans lesquelles circule un fluide réfrigérateur.    a a été remarqué que la pièce terminée    peut être démoulée à une température d'environ   936    C. Elle peut ensuite être manipulée sans danger de perdre sa forme dans une proportion indésirable.

   On peut aussi   extraire    la pièce de l'outil à une température de   121     C environ, si on la plonge   immédiate-    ment après dans   ùn    bain réfrigérant dans lequel sa température peut être abaissée presque instantanément   en      dessous    de 930 C. La pièce atteindra ainsi un état de conservation de sa   forme    qui,   dans      bousles   !   eascités    pourra, bien entendu, présenter un léger écartement des parties pliées, mais jamais dans une proportion gênante.



   Un grand avantage de la mise en   oeuvre    du procédé suivant l'exemple que l'on vient de décrire réside dans le fait que l'outillage n'a pas besoin d'être en acier coûteux, du fait que les pressions de déformation sont   faibles.    On peut utiliser des alliages légers et bon marché, des matières plastiques résistant à la chaleur, même du bois ou   des    matières analogues.



   De même que l'outil pleut être refroidi, on peut le chauffer, ce qui supprime le transfert du flan chauffé d'un four ou autre moyen de chauffage à un outil.



   C'est à ce mode de procéder que se rapporte la fig. 4.



   On y voit un outil chauffé, constitué d'un élément mâle 19 et femelle 20. Ces deux élé  ments      sont    chauffés   individuelie:ment    par des résistances. électriques 21 et 22 noyées dans le corps de chaque élément. Avec un outillage ainsi constitué, il devient possible de chauffer et de former le flan 14 en une seule opération. Les éléments 19 et 20 seront de préférence métalliques, de façon à pouvoir   conduire    d'une manière plus adéquate la chaleur engendrée par les résistances électriques qui y sont noyées. Toutefois, le métal n'a pas besoin d'être un acier dur, ce peut être un métal léger et peu coûteux.



   En action, les éléments 19 et 20 peuvent être amenés à une température suffisamment haute pour   élever    celle de tout le flan 14 à la valeur optimum, par exemple à 1500 C.



   On poursuivra l'opération jusqu'à ce que l'élément mâle soit entièrement enfoncé, après quoi le courant électrique de chauffage sera coupé, la pièce formée pouvant rester dans l'outil jusqu'à refroidissement suffisant à assurer la constance de la forme obtenue.



   Dans le dernier exemple, selon les fig. 5 et 6, des   cylindres    23, 24 et 25 permettent l'obtention de pièces cintrées, faisant passer une feuille plane introduite en 26 à la forme cintrée visible en   27.    Les cylindres 23, 24 et 25 comportent des éléments chauffants électriques 28 noyés, des collecteurs annulaires 29 situés aux extrémités des   cylindres    amenant le courant des balais 30 reliés au circuit d'alimentation par des conducteurs 31.



  Un cylindre isolant 33 peut être disposé entre les parties métalliques des cylindres 23, 24 et 25 et les éléments chauffants 28. Cet organe n'est pas représenté à la fig. 5.



   Ici donc, la feuille 26 est amenée à l'état plan entre les cylindres de la manière représentée à la fig. 5. Les' cylindres sont portés a une température suffisamment élevée pour amener la température de toute la matière 26 à la température optimum, par exemple à 1500 C. Il est seulement nécessaire que la matière soit suffisamment ramollie pour pouvoir être   déformée,    mais   soit    chauffée à une température inférieure à celle de son point de carbonisation.



   On comprendra aisément que des cylindres de plus petit diamètre obligeraient la matière à se cintrer suivant un rayon plus faible et que des cylindres de plus grand diamètre donneraient au contraire à la feuille un   plus..    grand rayon que ce qui est représenté à la fig. 5.



   Bien qu'on ait décrit let représenté des formes de réalisation qui, pour 'l'instant pa  raissent      avantageuses,      ill    est évident que diverses modifications. peuvent y être appor  tées sans sortir du cadre de la présente invention.



   Il n'est, en particulier, pas nécessaire que les feuilles utilisées pour la mise en oeuvre du procédé soient des flans ayant une forme répondant exactement à celle de la pièce à obtenir, certains   profils    de cette dernière pouvant aussi être obtenus par   découpage    ultérieur au moulage.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé pour la formation de pièces diverses à partir d'une matière comprenant une résine thermodurcissable, dans un état audelà duquel seule une très faible polymérisation serait encore possible, caractérisé en ce que l'on prend une feuille de cette matière et la chauffe à une température comprise entre 121 et 1770 C, dans des conditions telles qu'il en résulte un ramollissement de la résine, mais aucune détérioration sensible de ladite feuille, et en ee que l'on soumet la feuille ainsi chauffée à une action mécanique propre à l'amener à la forme de la pièce désirée, laquelle est ensuite refroidie.

   SOUS-REVENDICATIONS : 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que le chauffage de la feuille se fait dans un milieu dont la température est supérieure à 177 C, mais pendant un temps ne suffisant qu'à atteindre au maxi mum -ladite température.

   2. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que la formation de la pièce s'effectue dans un outil, la pièce formée étant maintenue, pour son refroidissement, dans cet outil jusqu'à ce qu'elle ait atteint une température à laquelle elle conserve sa forme.

   3. Procédé selon la revendication, caractèrisé par le fait que l'on introduit la feuille immédiatement après le chauffage, dans un outil pour en former la pièce désirée.

   4. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que la feuille utilisée est un tissu laminé et imprégné de ladite résine thermodurcissable, de 1,6 mm d'épaisseur.

   5. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on dispose la feuille dans un outil comportant des moyens de chauffage et apte à servir simultanément à -la déformation de la feuille chauffée, en sorte que chauffage de la feuille et formation de la pièce se font dans le même outil.

   6. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la feuille présente une épaisseur au plus égale à 3,2 mm et en ce que le temps de chauffage ne dépasse pas trois minutes.