Procédé pour former un article à face arrondie d'une masse de matière cellulaire élastique
et article obtenu par ce procédé
La présente invention concerne un procédé pour former un article à face arrondie d'une masse de matière cellulaire élastique à la température ordinaire et susceptible d'être déformée de manière permanente à certaines températures élevées. Des matières de ce type comprennent, par exemple, des mousses élastiques de polyuréthane.
On entend par cette expression une matière cellulaire élastique susceptible d'être obtenue en faisant réagir: (1) un composé organique de poids moléculaire intermédiaire ou élevé, ou au moins d'un poids moléculaire moyen intermédiaire ou élevé, par exemple de 400 à 15 000, présentant au moins deux groupes isocyanate réactifs dans sa molécule (par exemple un polyester ou une polyesteramide présentant des groupes hydroxyle et/ou carboxyle, ou un polyéther présentant des groupes extrêmes hydroxyle), (2) un poly-isocyanate organique (ordinairement un di-isocyanate), et (3) un mélange activant, qui contient ordinairement de l'eau et qui peut comprendre aussi un agent émulsionnant et un agent activant (par exemple une amine tertiaire).
Le procédé suivi ordinairement pour préparer une mousse élastique de polyuréthane consiste à mélanger les trois matières mentionnées plus haut entre elles et avec un agent colorant, des poils ou une autre matière fibreuse et éventuellement d'autres constituants, à laisser mousser le mélange ainsi formé à la température ambiante, et à laisser mûrir la mousse déposée, soit à la température ordinaire, soit à une température élevée. Lors du mûrissement, certaines réactions de liaison qui se produisent entre le composé iso-cyanate (1) et le poly-isocyanate organique (2) s'achèvent et le produit obtenu présente les propriétés mécaniques désirées.
Le procédé faisant l'objet de l'invention pour former un article à face arrondie d'une masse de matière cellulaire élastique du type décrit est caracté- risé en ce qu'on soumet ladite matière à la chaleur et à la pression le long d'une ligne adjacente à ladite face, la pression étant dirigée sensiblement parallèlement à cette face.
L'invention comprend également un article obtenu par le procédé ci- dessus. Dans une forme cl'vexé cution particulière l'article présente une face supérieure, une face inférieure et une face latérale joignant les faces supérieure et inférieure et présentant une section transversale convexe, le sommet de la courbe convexe se trouvant approximativement au milieu entre les faces supérieure et inférieure, cet article comprenant une couche d'une matière comprimée disposée au sommet de ladite courbe.
Dans une mise en oeuvre particulière du procédé, la pression peut être appliquée par une ou plusieurs matrices qui peuvent être sous forme d'une barre métallique mince rectiligne ou courbe, ou d'une combinaison de telles barres, ou encore d'un anneau métallique à paroi mince.
Le procédé peut être appliqué à la production de coussins réversibles présentant des faces arrondies.
Dans une mise en oeuvre du procédé relative à ce cas les matrices ou d'autres moyens utilisés pour appliquer la pression s'étendent autour de la périphérie entière de la masse de matière cellulaire élastique. On peut obtenir des coussins de forme extérieure circu laire, elliptique ou correspondant à toute autre courbe continue, en utilisant une matrice ayant la forme d'un anneau ou de toute autre figure fermée, et des coussins réversibles de forme carrée, rectangulaire, trapézoidale symétrique et en forme de D en utilisant une matrice comprenant un certain nombre de barres combinées le long du pourtour en question.
Dans une mise en oeuvre du procédé, la mousse élastique de polyuréthane ou une autre matière cellulaire élastique peut être chauffée par effet diélectrique à haute fréquence. La chaleur peut être appliquée une fois que la pression a été établie sur la matière et pendant que celle-ci est maintenue comprimée. La matière peut être supportée par une platine pratiquement plane et cette platine, ou tout autre support utilisé, peut être maintenue stationnaire pendant l'opération de compression ou déplacée contre la matrice. Dans ce dernier cas, la matrice peut être déplacée contre la platine ou maintenue stationnaire. Normalement, la ou les matrices descendent sur la matière depuis en haut, bien qu'un mouvement d'une autre orientation puisse être utilisé.
La matière pressée par la matrice est normalement un peu plus large, vue en plan, que le produit final désiré, de sorte qu'il reste une marge de déchet qui doit être éliminée après l'action de la matrice.
Dans une mise en oeuvre du procédé, la masse soumise à la chaleur et à la pression peut comprendre une seule couche ou plusieurs couches de ladite matière cellulaire élastique. S'il existe plus d'une telle couche, les parties périphériques des couches peuvent être liées ensemble par l'action de la matrice, de manière à donner un produit d'une seule pièce.
La matrice peut être agencée aussi pour agir sur un ensemble comprenant d'autres composants en plus de la couche ou des couches de matière cellulaire élastique, et quand plusieurs couches de matière cellulaire sont utilisées, il peut y avoir un ou plusieurs composants additionnels disposés entre des couches adjacentes. De tels composants additionnels ne doivent pas s'étendre à l'extérieur assez loin pour se trouver dans le joint périphérique des couches mentionnées, à moins qu'ils soient susceptibles d'être soudés dans les conditions de formation dudit joint.
On peut citer parmi les composants additionnels qui peuvent être utilisés: des tampons de coton ou de laine, des déchets, des feuilles, des plaques et/ou des rubans de matières cellulaires élastiques (qui peuvent être identiques à la matière soumise au traitement ou différents), des feuilles, des plaques, des mbans et/ou des fragments lâches de matières de rembourrage à base de poils liés, des ressorts de tension ou des bandes élastiques étirés sur un léger cadre, des ressorts hélicoidaux, du papier crêpe, des poils non liés et d'autres matières fibreuses non liées, ainsi que d'autres matières de rembourrage. On peut employer de tels composants additionnels pour modifier les caractéristiques physique du produit ou diminuer son prix.
On peut avoir, comme composants additionnels susceptibles de constituer une partie des ensembles soumis à la matrice ou à d'autres moyens d'application de la pression, des feuilles d'une matière de couverture. De telles feuilles peuvent être placées dessus, dessous, ou à la fois dessus et dessous le reste de l'ensemble (en supposant que cet ensemble est monté de manière à être pressé dans la position horizontale normale). Les feuilles de matière de couverture peuvent être revêtues d'une composition adhésive, de manière que pendant l'opération de compression elles se fixent, avec ou sans I'aide de la chaleur, au reste de l'ensemble.
Si les feuilles de matière de couverture sont du type thermoplastique, elles peuvent être fixées de même au reste de l'ensemble pendant l'opération de compression, mais sans l'emploi d'une composition adhésive séparée, les propriétés adhésives de la composition thermoplastique étant utilisées dans ce but. Les produits obtenus par le présent procédé peuvent évidemment être munis également de couvertures, de la manière habituelle, après l'opération de compression.
Le présent procédé peut être utilisé pour la fabrication d'articles destinés à la confection de ceintures de sauvetage et d'autres articles susceptibles de flotter. Un tel article présente de préférence des feuilles de matière de couverture qui sont scellées ensemble sur leurs bords et enferment complètement la matière cellulaire élastique, et qui sont imperméables à l'eau. Les feuilles peuvent être faites d'une matière aussi résistante que possible à l'eau de mer et aux hydrocarbures. On peut citer parmi ces matières certains composés chlorures de polyvinyle, des composés caoutchouteux copolymères de diène-nitrile, et des composés polyéthylène-chlorosulfonés.
Les articles comprennent de préférence diverses couches de matière cellulaire élastique enfermées dans des compartiments imperméables à l'eau formés par des feuilles disposées entre les couches et scellées ensemble sur leurs bords. Ces feuilles intermédiaires, comme les feuilles de couverture, peuvent être faites d'une matière résistant le mieux possible à l'eau de mer et aux hydrocarbures. L'article est de préférence divisé transversalement en compartiments étanches à l'eau par des piqûres. Ces dernières peuvent être avantageusement obtenues par application de chaleur et de pression, comme dans le cas des faces latérales arrondies elles-mêmes, plutôt que par couture.
Quand on utilise deux ou plus de deux couches d'une mousse élastique de polyuréthane ou d'une autre matière cellulaire élastique du type spécifié, dans une mise en oeuvre du procédé, on peut les prévoir de différentes couleurs. L'emploi des couches diversement colorées permet des effets décoratifs intéressants.
Dans une première mise en ceuvre du procédé concernant la fabrication de coussins réversibles, on place l'une sur l'autre deux feuilles d'une mousse élastique de polyuréthane mesurant chacune 2,5 X 37, 5 X 37,5 cm quand elles ne sont pas chargées et pré sentant une densité de 45 kg/m3 quand elles ne sont pas chargées, au centre de l'électrode inférieure d'un appareil de pression et de chauffage diélectrique à haute fréquence. Cette électrode inférieure est plane.
Une électrode supérieure montée par son centre, présentant des dimensions intérieures de 32 X 32 cm et une épaisseur de 0,3 cm, avec une aire d'électrode d'environ 40,4 cm2, est abaissée sur la partie supérieure des deux feuilles de mousse élastique et appuie sur ces dernières avec une poussée de 1820 kg.
Quand l'électrode supérieure est ainsi pressée, mais pas avant, on chauffe diélectriquement les feuilles pendant 30 secondes, avec une fréquence de 37 Mc/sec et une puissance initiale de 5,5 kw. On conserve ces conditions pendant les 30 secondes de chauffage, mais à la fin de cette période la puissance est tombée à 4,25 kw. Après les 30 secondes de chauffage, on soulève l'électrode supérieure et on constate que les deux feuilles forment un corps unique présentant des faces latérales doublement arrondies, et aussi un déchet environnant d'environ 2,5 cm de largeur. On élimine ce déchet par traction à la main pour obtenir un coussin réversible propre à l'emploi.
Dans une deuxième mise en oeuvre du procédé concernant la fabrication de composants flottants pour une ceinture de sauvetage, on place l'une sur l'autre quatre feuilles de mousse de polyuréthane du contour voulu (de 2,5 cm plus larges que la dimension nécessaire sur tout le pourtour) et présentant une densité de 45 kg/m3 quand elles ne sont pas chargées, et on les met au centre de l'électrode inférieure d'un appareil de pression et de chauffage diélectrique par haute fréquence.
On place au-dessus, au-dessous et au milieu de la pile des feuilles de polyuréthane trois feuilles d'une composition de chlorure de polyvinyle résistant au pétrole, de 0,2 mm d'épaisseur et présentant les mêmes dimensions linéaires que les feuilles de polyuréthane. L'électrode inférieure est plane. Une électrode supérieure montée centralement, sous forme d'un cadre de laiton grillagé, est abaissée sur la partie supérieure de la pile de feuilles et presse sur celle-ci avec une charge d'environ 2725 kg. Quand l'électrode supérieure est ainsi pressée, mais pas avant les feuilles sont chauffées diélectriquement pendant 70 secondes, avec une fréquence de 37 Mc/sec et une puissance initiale de 4 kw. On conserve les mêmes conditions pendant les 70 secondes de chauffage, mais à la fin de cette période la puissance est tombée à 2 kw.
Après 70 secondes de chauffage, on soulève l'électrode supérieure et on constate que les sept feuilles forment un article unique, piqué, présentant des parois latérales doublement arrondies et également des déchets environnants. Ceux-ci sont éliminés pour laisser un article prêt à l'emploi pour le remplissage d'une section d'une ceinture de sauvetage.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en ceuvre du procédé que comprend l'invention.
Les fig. 1 à 4 montrent diverses phases de cette mise en oeuvre.
La fig. 5 est une coupe verticale du produit obtenu par la mise en oeuvre illustrée aux fig. 1 à 4.
Une masse d'une matière cellulaire élastique 1 1 (fig. 1) est placée sur l'électrode inférieure 12 d'un appareil de chauffage diélectrique comprenant une électrode supérieure 13 sur laquelle est fixée une matrice métallique 14. Dans le stade représenté à la fig. 2, l'électrode supérieure 13 a été abaissée et la matrice 14 a partiellement comprimé la masse de matière 11 dans des zones 15. Au stade représenté à la fig. 3, la matrice 14 a complètement comprimé la masse de matière 11 dans lesdites zones 15. C'est à ce stade que la chaleur est appliquée. La fig. 4 montre le stade suivant où l'électrode 13 et la matrice 14 ont été soulevées. La masse de matière 11 présente des faces latérales arrondies dans les zones 15, avec une marge de matière de déchet 16. La fig. 5 montre l'article fini après élimination de la matière de déchet.