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MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION "Procédé de traitement de matières phénoliques en feuilles" la Société dite : NORTH AMERICAN AVIATION, INC., a Inglewood, Etat de Californie (E.U.A.).
Faisant l'objet d'une première demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique, le 11 novembre 1943 (Ser. 509.870), aux noms de Messieurs William Iler BEACH, Algot Sigfrid PETERSON et Robert Louis WHANN, dont la demanderesse est l'ayant droit.
La présente invention est relative à la conformation de matières en feuilleset a principalement pour but de fournir un procédé au moyen duquel ces matières connues en général sous le nom de matières thermodurcissantes et qui, à l'état désigné généralement comme état complètement traité, ont été considérées en général comme non susceptibles d'être conformées, peuvent être conformées en produits présentant des courbures simples et complexes à la fois suivant de petits ou de grands rayons.
La matière thermodurcissante à laquelle l'invention s'appli= que ne doit pas être confondue avec le groupe de matières thermoplastiques comprenant les nitrates de cellulose, les acétates de cellulose, les polystyrolènes, le métacrylate de méthyle et les nombreux dérivés vinyliques. La présente invention concerne la conformation de matière en feuille du type comprenant une feuille de base absorbante conve-
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nable, telle que par exemple un tissu ou un papier poreux, imprégné d'une résine thermodurcissante telle que du phénol, de l'urée ou une résine de formaldéhyde de mélamine ou une résine de phénol- furfurol. La résine peut être du phénol pur, de l'orthocrésol, du métacrésol ou du paracrésol ou l'un des divers xylénols ou de l'ana- line.
Ces résines seront appelées dans ce qui suit résines de conden- sation d'aldéhydes.
Les matières en feuilles de ce type qui sont communément à l'état complètement traité sont désignées en général sous le nom de matières thermodurcissantes à l'état C. Ces matières sont produi- tes par polymérisation sous pression et à chaud. La température de polymérisation est normalement voisine de 150 C. La pression qui est utilisée dans le procédé dit à pression élevée est de l'ordre de plusieurs centaines de kilogrammes par centimètre carré et celle qui est utilisée dans le procédé dit à basse pression peut s'abais- ser jusqu'à 18 kilogrammes par centimètre ca.rré. L'invention a pour but la conformation de toutes ces matières en articles ayant des formes définitives produites à partir de la surface plane initiale de la feuille brute.
La présente invention fournit un procédé au moyen duquel ceci peut être réalisé et elle résoud le problème qui jusqu'ici était tenu pour insoluble de conformer de telles feuilles.
Dans la fabrication de matières phénoliques en feuilles pour lesquelles la présente invention fournit un procédé de conformation, du phénol, soit du phénol pur, de l'orthocrésol, du métacrésol ou du paracrésol soit l'un des xylénols est mélangé avec un aldéhyde tel que par exemple du formaldéhyde en présence d'un catalyseur et est soumis à l'action de la chaleur et à un brassage pour produire une résine liquide visqueuse qui est connue comme résine à l'état A. Cette résine est soluble dans l'alcool.
Au stade de laminage, des feuilles d'étoffe ou d'autres matieres a.bsorbantes sont imprégnées avec la. résine à l'état A diluée da.ns un alcool et ensuite séchées en présence de chaleur. La
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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 dansl'acétone.
Dans le troisième stade, les feuilles imprégnées de résine à l'état B sont assembléesen piles et pressées ensemble entre des plateaux chauffés aux températures et pressions précédemment indiquées produisant ainsi la matière laminée à 1',état C. La polymérisation est accompagnée d'uhe réaction exothermique. Le traitement est poursuivi jusqu'à ce que la réaction exothermique diminue sensiblement. A ce stade, le procédé est arrêté et la matière ainsi produite est connue en général sous le nom de matière thermodurcissante complètement traitée.
Il es.t connu qu'en poursuivant longtemps le procédé de traitement, un état légèrement plus élevé de traitement peut être obtenu mais l'amélioration due au traitement additionnel pour une période de temps donnée est relativement faible en égard à celle obtenue durant la réaction exothermique. Du fait de cette cessation presque complète de la polymérisation, il est usuel de terminer le procédé à ce stade et de considérer le produit résultat! comme une matière à l'état C. thermodurcie et complètement traitée. On a trouvé que la présente invention rend possible une conformation ultérieure même de feuilles qui ont été traitées à un degré de 100% au delà du point d'arrêt normal où le taux rapide de polymérisation cesse.
Un autre but de la présente invention consiste à fournir un procédé au moyen duquel une matière en feuille thermodurcissante peut être formée sans réduire la résistance de la matière.
La présente invention s'étend également à d'autres particularités qui apparattront dans la description suivante faite en référence au dessin annexé donné à titre d'exemple seulement dans lequel:
La figure 1 est une vue en plan d'une matière thermodurcissante conformée par le présent procédé.
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La figure 2 est une vue en coupe avec arrachements des éléments de matrice avant l'opération de conformation faite par la ligne 2-2 de la figure 3.
La figure 3 est une vue de face de l'élément femelle de la matrice vu suivant les flèches 3-3 de la figure 2.
La figure 4' est une vue en coupe avec arrachement des éléments d'une matrice modifiée avant l'opération de conformation.
La, figure 5 est une vue en coupe transversale par la ligne 5-5 de la figure 6, de cylindres montrant une opération de conformation.
La figure 6 est une vue en élévation des cylindres formeurs représentés à la figure 5.
Dans les diverses figures du dessin les mêmes nombres de référence désignent des parties analogues.
Se référant plus en détail aux dessins, la figure 1 représente une feuille de matière thermodurcissante qui a. été conformée. Le corps est représenté en 7 avec une courbure composée en 8. Un rebord 9 en principe droit et un rebord 10 centré longitudinalement s'étendent parallèlement le long de la majeure partie du corps 7. Une patte droite 12 est représentée à une extrémité du produit fini.
Cette figure est donnée seulement à titre d'exemple..
La matière qui doit être conformée se présente habituellement en feuilles planes comme indiqué par les traits pointillés 13 à la figure 2 ou en traits pleins en 14 à la figure 4. Le premier stade du procédé consiste à découper dans des feuilles plates de matière thermodurcissantes à l'état C des flans ayant la forme désirée.
Ceci peut être fait de toute manière convenable telle par un découpage à l'aide de matrices. Le stade suivant du procédé consiste à ramollir le flan. Ceci est obtenu en' soumettant le flan à la chaleur d'une manière convenable telle que par exemple en soumettant le flan à la chaleur sèche d'un four jusqu'à ce que la matière atteigne une température de ramollissement. Cette température peut être comprise entre 121 C environ et 177 C environ. La
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demanderesse a remarqué qu'une température de moulage ou de conformation très satisfaisante ou optimum est voisine de 150 C.
Lorsque la matière, est entièrement chauffée à cette température, la demanderesse a remarqué qu'elle est dans un état de ramollissement suffisant pour être facilement conformée suivant un grand nombre de formes utiles.
La durée nécessaire pour ramollir le flan dans un four dépend de la température du four. Lorsque la température du four est de 1770C, un flan de 3,2 millimètres d'épaisseur peut être amené d'une température de 21 C environ à une température de 121 C environ en 100 secondes environ et à une température de 150 C (température de moulage ou de conformation optimum) en 165 secondes environ. La même matière dans une température de four de 260 C atteint une température de 121 C en 61 secondes environ et la température de moulage et de conformation optimum de 150 C en 90 secondes environ.
Il est préférable dans la pratique actuelle d'employer une température de four de 260 C et une durée de chauffage d'environ 55 secondes pour la matière de 1,6 millimètre employée habituellement de nos jours pour les opérations de conformation. Du fait que la température de moulage ou de conformation optimum est voisine de la température (182 C) à laquelle la matière commence à 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 260 C.
Inversement, il n'est pas désirable d'employer une durée de chauffage supérieure à trois minutes en partie du fait de l'inefficacité résultant d'une perte de temps inutile et en partie du fait qu'une exposition prolongée à la chaleur tend à détériorer la matière thermodurcissante comme précédemment indiqué, l'extension du traitement de la matière à l'état C a pour résultat un état un peu plus élevé du traitement de polymérisation. Ceci est un facteur de détérioriation qui résulte d'uhe durée de chauffage trop prolongée. En conséquence,
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il est préférable d'amener le flan à sa température de roulage ou de conformation optimum aussi rapidement que possible sans soumettre ce flan à une température du milieu chauffant dangereusement élevée.
Cet état de moulage ou de conformation optimum peut être indiqué comme étant l'état dans lequel la matière est suffisamment ramollie et flexible pour supporter commodément des pliages ou cintrages (simples ou composés) de l'ordre d'un rayon de 3,2 millimètres pour une matières de 1,6 millimètre sans craquelures (rupture définie d'un laminage 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 volatils près des laminages externes).
Lorsqu'un milieu chauffant ayant une vitesse plus élevée de conductibilité thermique 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 procédés de chauffage qui peuvent être utilisés au lieu du chauffage dans un four'sont les suivants: chauffage dans un bain liquide, chauffage par conduction à partir de plateaux chauffés entre lesquels est disposé le flan, chauffage en soumettant le flan au chauffage produit par un champ électrique alternatif à haute fréquence dans lequel le flan agit comme un diélectrique dans lequel la chaleur est produite par les pertes diélectriques et chauffage par radiation à partir d'une source d'énergie calorifique radiante telle que par exemple des rayons infra-rouges.
Le stade suivant du procédé consiste à enlever le flan chauffé at ramolli du milieu chauffant et à le transporter dans la matrice de conformation. La demanderesse a remarqué qu'il est important dans ce stade de rendre ce transport aussi rapide que possible de façon à maintenir la température du flan aussi proche que possible de la température à laquelle elle quitte le milieu chauffant en maintenant ainsi à un degré maximum la plasticité de la matière lorsqu'elle quitte le milieu chauffant. Dans la pratique, le flan est immédiatement placé dans un moulede conformation après enléve-
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ment du milieu chauffant. La demanderesse a remarqué qu'il est possible de permettre qu'il s'écoule une durée égale à 15 à 20 secondes entre l'enlèvement du milieu chauffant et le placement dans la matrice.
Toutefois, la pratique usuelle consiste à effectuer le transfert en un délai de 8 à 5 secondes ou moins.
Le stade de teansfert du flan du milieu chauffant à la matrice peut être supprimé en utilisant des matrices chauffées comme montré dans les figures 4 à 6 des dessins et comme décrit plus en détail ultérieurement.
La matière chauffée est conformée à la forme désirée en lui appliquant une pression dans une matrice de conformation consistant en des éléments mâle et femelle. Une caractéristique importante de la présente invention réside dans le fait que des matrices en acier coûteux ne sont pas nécessaires du fait que les pressions de conformation sont relativement faibles. Dans ce but, des matrices peuvent être coulées en alliages métalliques tels que celui qui est connu sous le nom de "Kirksite" ou peuvent être coulées en matières plastiques résistant à la chaleur ou peuvent être faites en bois ou autre matière équivalente. Dans la pratique, du bois et spécialement du bois dur a été jugé tout à fait satisfaisant pour conformer de nombreux produits.
La figure 2 montre les éléments mâle 15 et femelle 16 de la matrice prêts à être déplacés ensemble en vue de conformer la matière thermodurcissante 13 à l'état C et préchauffée. Des guides 17 peuvent être utilisés sur les côtés de l'élément mâle 15 de la matrice pour l'obliger à suivre un trajet défini vers et à partir de l'élément femelle 16. Les éléments 15 et 16 de la matrice et la matière 15 sont représentés reposant sur une table 18. La matière peut être refroidie notablement après qu'elle a été conformée et qu'elle est encore dans la matrice de manière qu'elle durcisse dans sa nouvelle forme.
La demanderesse a remarqué qu'il est important de maintenir
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la matière sous pression dans les matrices jusqu'à ce que la résine soit suffisamment refroidie pour empêcher le produit de gauchir, de se tordre ou de revenir à sa forme plane, ou dans une variante, de maintenir le flan dans la matrice jusqu'à ce qu'il soit suffisamment refroidi pour conserver sa forme assez longtemps pour lui permettre d'être transporté de la matrice dans un milieu de refroidissement da.ns lequel ce flan conformé est refoidi rapidement sans avoir le temps de perdre sa forme.
Le refroidissement dans la matrice peut être obtenu soit en laissant le flan dans la matrice suffisamment pour permettre à l'ensemble de refroidir par convection d'air ou peut être obtenu en prévoyant une matrice refroidie, par exemple une matrice ayant des chambres de refroidissement dans lesquelles circule un milieu de refroidissement. La demanderesse a remarqué que la matière peut être enlevée de la matrice à une température d'environ 93 C. Elle peut ensuite être manipulée sans autre refroidissement ou empêchement et sans perdre sa forme dans une proportion indésirable.
D'un autre coté, la demanderesse a remarqué que le flan peut être enlevé de la matrice à une température de 121 C environ et, s'il est plongé immédiatement dans un bain de refroidissement dans lequel sa température peut être abaissée presque instantanément endessous de 93 C, le flan sera ainsi amené dans une condition conservant sa forme sans perdre cette forme dans une proportion indésirable.
On comprendra que, dans chaque cas, il peut y avoir une légère ouverture du produit conformé mais pas dans une proportion gênante.
Si on le désire, un stade suivant peut être de terminer le produit. Naturellement ce stade peut être supprimé si la matière sort de la matrice à la forme désirée.
Dans la figure 4 des dessins, une matrice chauffée est représentée comportant des éléments mâle et femelle 19 et 20. Les éléments de la matrice sont représentés comme étant chauffés individuellement.
Ce chauffage peut être réalisé par tous moyens convenables. La figure 4 montre des fils électriques 21 et 22 noyés dans le corps des
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éléments de matrice. Cette.matrice chauffée offre l'avantage d'être capable de chauffer et de conformer la matière 14 en une seule opération. Les éléments de matrice 19 et 20 sont de préfé- rence métallique de façon qu'ils puissent conduire d'une manière ' plus adéquate la chaleur engendrée par les éléments chauffants électriques qui y sont noyés. Toutefois le mé6al n'a pas besoin d'être un acier dur mais peut être un métal léger et peu coûteux.
En fonctionnement, les éléments de matrice 19 et 20 peuvent être amenés à une température suffisamment élevée pour élever la température de toute la matière 14 à une température de conforma- tion optimum par exemple à 15000. Cette opération de conformation est poursuivie juqu'à ce que la matrice même soit venue en place.
Après le stade de conformation, le courant électrique alimentant les éléments chauffants 21 et 22 peut être coupé et la matière rester dans la matrice jusqu'à ce que les éléments de celle-ci et la matière soient suffisamment refroidis pour que cette matière conserve la forme,qui lui a été donnée.
Dans les réalisations représentées aux figures 5 et 6 des dessins, des cylindres 23,24 et 25 sont montrés comme cintrant la matière de la feuille plane représentée en 26 à la forme centrée représentée en 27. Les cylindres 23,24 et 25 sont représentés comportant des éléments chauffants électriques 28 noyés dans ces cylindres. Des bandes conductrices 29 peuvent être utilisées aux extrémités des cylindres pour être en contact avec des balais 30 montés dans des circuits appropriés par des fils isolés 31 de manière à alimenter en courant les éléments chauffants électriques durant la rotation des cylindres. Un isolait 33 peut être disposé entre les parties métalliques des cylindres 23,24 et 25 et les éléments chauffants 28.
Au cours de la mise en oeuvre du procédé, représentée aux figures 5 et 6, la matière 26 sous forme plane est amenée entra les cylindres de,la manière représentée à la figure 5. Les cyln- des sont portés à une température suffisamment élevée pour
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amener la température de toute la matière 26 à une température de conformation optimàm par exemple à 150 C. Il est nécessaire seulement que la matière soit suffisamment ramollie pour être conformée mais soit chauffée à une température inférieure à celle de son point de carbonisation.
On comprendra que des cylindres de plus petit diamètre obligeront la matière à se cintrer suivant des rayons plus faibles et que des cylindres de plus grand diamètre conformeront la matière suivantcles courbes à plus grands rayons que la matière représentée la figure 5.
Bien qu'on ait décrit et représenté des formes de réalisation qui pour l'instant paraissent avantageuses, il est évident que diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de la présente invention qui s'étend à toutes les formes de réalisation mettant en oeuvre les caractéristiques énoncées de plus haut et répondant au but poursuivi.
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DESCRIPTIVE MEMORY in support of an application for a PATENT OF INVENTION "Process for treating phenolic sheet materials" the Company called: NORTH AMERICAN AVIATION, INC., In Inglewood, State of California (USA).
Form the subject of a first patent application filed in the United States of America on November 11, 1943 (Ser. 509,870), in the names of Messrs William Iler BEACH, Algot Sigfrid PETERSON and Robert Louis WHANN, whose plaintiff is the beneficiary.
The present invention relates to the shaping of sheet materials and is primarily intended to provide a process by means of which those materials known generally as thermosetting materials and which, in the state generally referred to as a fully processed state, have been generally considered as not capable of being shaped, can be shaped into products having simple and complex curvatures along both small and large radii.
The thermosetting material to which the invention applies should not be confused with the group of thermoplastic materials comprising cellulose nitrates, cellulose acetates, polystyrene, methyl methacrylate and numerous vinyl derivatives. The present invention relates to the shaping of a sheet material of the type comprising a suitable absorbent base sheet.
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nable, such as for example a porous fabric or paper, impregnated with a thermosetting resin such as phenol, urea or a melamine formaldehyde resin or a phenol-furfurol resin. The resin can be pure phenol, orthocresol, metacresol or paracresol or one of the various xylenols or analin.
These resins will be referred to in the following as aldehyde condensation resins.
Sheet materials of this type which are commonly in the fully processed state are generally referred to as thermosetting materials in the C state. These materials are produced by hot pressure polymerization. The polymerization temperature is normally around 150 C. The pressure which is used in the so-called high pressure process is of the order of several hundred kilograms per square centimeter and that which is used in the so-called low pressure process can s 'lower up to 18 kilograms per square centimeter. The object of the invention is to shape all of these materials into articles having final shapes produced from the initial flat surface of the raw sheet.
The present invention provides a method by which this can be achieved and it overcomes the problem which heretofore has been held to be insoluble in shaping such sheets.
In the manufacture of phenolic sheet materials for which the present invention provides a shaping process, phenol, either pure phenol, orthocresol, metacresol or paracresol or one of the xylenols is mixed with an aldehyde such as for example formaldehyde in the presence of a catalyst and is subjected to the action of heat and stirring to produce a viscous liquid resin which is known as a resin in state A. This resin is soluble in alcohol.
At the rolling stage, sheets of fabric or other absorbent materials are impregnated with the. resin in state A diluted in an alcohol and then dried in the presence of heat. The
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resin is partially polymerized to become that known as state B resin which is no longer soluble in alcohol but which is soluble in acetone.
In the third stage, the resin-impregnated sheets in state B are assembled into stacks and pressed together between trays heated to the temperatures and pressures previously indicated thereby producing the material rolled at 1 ', state C. Polymerization is accompanied by uhe exothermic reaction. The treatment is continued until the exothermic reaction substantially decreases. At this point the process is stopped and the material so produced is generally known as the fully processed thermosetting material.
It is known that by continuing the treatment process for a long time, a slightly higher treatment state can be obtained but the improvement due to the additional treatment for a given period of time is relatively small compared to that obtained during the reaction. exothermic. Due to this almost complete cessation of polymerization, it is customary to end the process at this stage and consider the resulting product! as a fully cured and thermoset C. material. It has been found that the present invention makes possible further shaping even of sheets which have been treated to a degree of 100% beyond the normal stopping point where the rapid rate of polymerization ceases.
Another object of the present invention is to provide a method by which a thermosetting sheet material can be formed without reducing the strength of the material.
The present invention also extends to other features which will appear in the following description given with reference to the appended drawing given by way of example only in which:
Figure 1 is a plan view of a thermosetting material made by the present process.
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Figure 2 is a sectional view with cutaway of the die elements before the shaping operation made by line 2-2 of Figure 3.
Figure 3 is a front view of the female element of the die seen along arrows 3-3 of Figure 2.
FIG. 4 'is a cutaway view of the elements of a modified die before the shaping operation.
Fig. 5 is a cross-sectional view taken through line 5-5 of Fig. 6 of cylinders showing a shaping operation.
Figure 6 is an elevational view of the forming rolls shown in Figure 5.
In the various figures of the drawing like reference numbers designate like parts.
Referring in more detail to the drawings, Figure 1 shows a sheet of thermosetting material which has. been complied. The body is shown at 7 with a curvature compound of 8. A flange 9 which is in principle straight and a flange 10 centered longitudinally extend parallel along the major part of the body 7. A straight tab 12 is shown at one end of the product. finished.
This figure is given only as an example.
The material to be shaped is usually presented in flat sheets as indicated by the dotted lines 13 in Figure 2 or in solid lines at 14 in Figure 4. The first stage of the process consists in cutting from flat sheets of thermosetting material to. state C blanks having the desired shape.
This can be done in any convenient way such as cutting with dies. The next step in the process is to soften the blank. This is achieved by subjecting the blank to heat in a suitable manner such as, for example, subjecting the blank to the dry heat of an oven until the material reaches a softening temperature. This temperature may be between approximately 121 C and approximately 177 C. The
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Applicant has noticed that a very satisfactory or optimum molding or shaping temperature is close to 150 C.
When the material is fully heated to this temperature, the Applicant has noticed that it is in a state of softening sufficient to be easily shaped into a large number of useful shapes.
The time it takes to soften the custard in an oven depends on the oven temperature. When the oven temperature is 1770C, a 3.2 millimeter thick blank can be brought from a temperature of about 21 C to a temperature of about 121 C in about 100 seconds and to a temperature of 150 C (temperature molding or optimum conformation) in approximately 165 seconds. The same material in an oven temperature of 260 C reaches a temperature of 121 C in about 61 seconds and the optimum molding and shaping temperature of 150 C in about 90 seconds.
It is preferred in present practice to employ an oven temperature of 260 ° C and a heating time of about 55 seconds for the 1.6 millimeter material commonly employed today for shaping operations. Because the optimum molding or shaping temperature is close to the temperature (182 ° C) at which the material begins to blister and disintegrate and because of the speed with which the optimum temperature is reached, it is not considered convenient to use an oven temperature much higher than 260 C.
Conversely, it is undesirable to employ a heating time longer than three minutes partly because of inefficiency resulting from unnecessary waste of time and partly because prolonged exposure to heat tends to be. To deteriorate the thermosetting material as previously indicated, extending the processing of the material to the C state results in a somewhat higher state of the polymerization processing. This is a deterioration factor which results from too long a heating time. Consequently,
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it is preferable to bring the blank to its optimum rolling or shaping temperature as quickly as possible without subjecting this blank to a dangerously high temperature of the heating medium.
This state of optimum molding or shaping can be indicated as being the state in which the material is sufficiently soft and flexible to conveniently withstand bends or bends (single or compound) of the order of a radius of 3.2 millimeters. for 1.6 millimeter material without cracking (defined failure of a lamination in a region of tension produced by bending), cracking (development of fine cracks in the resin without breaking the fabric) or blisters (produced by gas pressure internal volatile components near the external laminates).
When a heating medium having a higher rate of thermal conductivity than that of air or another heating method faster than heating in a furnace is used, the heating times may, for given temperatures of the medium , be shorter than the times indicated above.
Examples of heating methods which can be used instead of heating in an oven are: heating in a liquid bath, heating by conduction from heated trays between which the blank is disposed, heating by subjecting the blank to heating produced by a high frequency alternating electric field in which the blank acts as a dielectric in which heat is produced by dielectric losses and heating by radiation from a source of radiant heat energy such as for example infrared rays red.
The next step in the process is to remove the heated and softened blank from the heating medium and transport it to the shaping die. The Applicant has noticed that it is important at this stage to make this transport as fast as possible so as to keep the temperature of the blank as close as possible to the temperature at which it leaves the heating medium, thus maintaining the maximum degree of temperature. plasticity of the material when it leaves the heating medium. In practice, the blank is immediately placed in a shaping mold after removing
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ment of the heating medium. The Applicant has noticed that it is possible to allow a period equal to 15 to 20 seconds to elapse between the removal of the heating medium and the placement in the matrix.
However, the usual practice is to complete the transfer in 8 to 5 seconds or less.
The transfer stage of the blank from the heating medium to the die can be eliminated by using heated dies as shown in Figures 4-6 of the drawings and as described in more detail later.
The heated material is shaped into the desired shape by applying pressure to it in a shaping die consisting of male and female elements. An important feature of the present invention is that expensive steel dies are not required because the shaping pressures are relatively low. For this purpose, dies can be cast from metal alloys such as that which is known as "Kirksite" or can be cast from heat resistant plastics or can be made from wood or the like. In practice, wood, and especially hardwood, has been found to be quite satisfactory for conforming many products.
FIG. 2 shows the male 15 and female 16 elements of the die ready to be moved together for the purpose of shaping the thermosetting material 13 in state C and preheated. Guides 17 may be used on the sides of the male element 15 of the die to force it to follow a defined path to and from the female element 16. The elements 15 and 16 of the die and the material 15 are shown resting on a table 18. The material can be cooled significantly after it has been shaped and is still in the die so that it hardens into its new shape.
The plaintiff has noticed that it is important to maintain
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material under pressure in the dies until the resin is sufficiently cooled to prevent the product from warping, twisting or reverting to its planar shape, or alternatively, to hold the blank in the die until that it is sufficiently cooled to retain its shape long enough to allow it to be transported from the die into a cooling medium in which this shaped blank is rapidly cooled without having time to lose its shape.
Cooling in the die can be achieved either by leaving the blank in the die enough to allow the assembly to cool by air convection or can be achieved by providing a cooled die, for example a die having cooling chambers in it. which circulates a cooling medium. Applicants have observed that the material can be removed from the die at a temperature of about 93 ° C. It can then be handled without further cooling or hindrance and without losing its shape to an undesirable amount.
On the other hand, the Applicant has noticed that the blank can be removed from the die at a temperature of about 121 ° C. and, if it is immediately immersed in a cooling bath in which its temperature can be lowered almost instantaneously below. 93 C, the blank will thus be brought into a condition retaining its shape without losing that shape in an undesirable proportion.
It will be understood that, in each case, there may be a slight opening of the shaped product, but not in a troublesome proportion.
If desired, a next step can be to complete the product. Of course this stage can be omitted if the material comes out of the die in the desired shape.
In Figure 4 of the drawings, a heated die is shown having male and female members 19 and 20. The die members are shown to be individually heated.
This heating can be carried out by any suitable means. Figure 4 shows electric wires 21 and 22 embedded in the body of
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matrix elements. This heated matrix offers the advantage of being able to heat and shape the material 14 in a single operation. The matrix elements 19 and 20 are preferably metallic so that they can more adequately conduct the heat generated by the electric heating elements embedded therein. However, the metal does not need to be a hard steel but can be a light and inexpensive metal.
In operation, the die elements 19 and 20 can be brought to a temperature high enough to raise the temperature of all material 14 to an optimum conforming temperature, for example 15,000. This shaping operation is continued until this time. that the very matrix has come into place.
After the shaping stage, the electric current supplying the heating elements 21 and 22 can be cut off and the material can remain in the die until the elements of the latter and the material are sufficiently cooled so that this material retains the shape. , which was given to him.
In the embodiments shown in Figures 5 and 6 of the drawings, cylinders 23, 24 and 25 are shown to bend the material of the flat sheet shown at 26 to the centered shape shown at 27. The cylinders 23, 24 and 25 are shown having electric heating elements 28 embedded in these cylinders. Conductive strips 29 may be used at the ends of the cylinders to be in contact with brushes 30 mounted in suitable circuits by insulated wires 31 so as to supply current to the electric heating elements during the rotation of the cylinders. An insulator 33 can be placed between the metal parts of the cylinders 23, 24 and 25 and the heating elements 28.
In carrying out the process, shown in Figures 5 and 6, the material 26 in planar form is fed into the rolls of, as shown in Figure 5. The rolls are brought to a temperature sufficiently high to.
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bringing the temperature of all the material 26 to an optimum shaping temperature, for example 150 ° C. It is only necessary that the material be soft enough to be shaped but be heated to a temperature below that of its carbonization point.
It will be understood that smaller diameter cylinders will force the material to bend at smaller radii and that larger diameter cylinders will shape the material according to curved larger radii than the material shown in Figure 5.
Although embodiments have been described and shown which for the moment appear advantageous, it is obvious that various modifications can be made to them without departing from the scope of the present invention which extends to all the embodiments involving implement the characteristics stated above and meet the goal pursued.