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"Compositions plastiques et procédés pour leur fabrication".
La présente invention se rapporte à des composi- étions plastiques et aux procédés de fabrication de ces com- positions qui sont fusibles au début de leur préparation et, dans cet état fusible, sont suffisamment mobiles pour qu'on puisse les verser facilement, mais qui,rien que par la cha- leur, peuvent être rendues infusibles outout au moins re- lativement immobiles à chaud, sans changement de volume mar- qué. Ces compositions sont utiles pour imprégner des enrou- lements et pour d'autres emplois relatifs à l'industrie électrique, pour remaillage des métaux, pour la prepara- tion de divers ciments' et de diverses matières imperméables à l'eau et à l'huile, pour le moulage et autres emplois analogues. .
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On connaît des compositions qui présentent les ca- ractéristiques générales indiquées, mais, sous certains rap- ports, elles sont inférieures aux compositions auxquelles se rapporte la présente Invention. Les compositions connues comprennent principalement une substance résineuse, telle que le "shellae" ou la résine de phénol-formaldéhyde, et un solvant ou agent amollissant.Parmi les solvants ou agents amollissants employés, certains, tels que l'alcool et l'acé- tone, présentent des désavantages évidents en rais en de leur caractère volatil.
D'autres dont les points d'ébullition sont situés entre 100 C. et 225 C. sont aussi suffisamment volatiles pour susciter des difficultés au cours du chauf- fage nécessaire pour rendre la composition infusible, cer- tains des solvants employés, par exemple le nitre-benzène et le dinitro-benzène, sont légèrement solubles dans l'eau et, de ce fait, ont une tendance à attirer l'humidité de l'air et à se combiner avec elle; d'autres, tels que la naphtaline, ont une tendance à rendre cristalline la structure de la com- position résultante. Le nitro-benzène et quelques autres sol- vants employés ou proposés sont défectueux parce qu'ils émettent de& vapeurs emp ois onnées.
On a constaté que des compositions présentant de nombreuses propriétés précieuses peuvent être obtenues en combinant des résines, qui sont fusibles initiallement mais, par un chauffage approprié, deviennent infusibles, avec certains éthers liquides d'acides dibasiques dont le phtalat? diéthylique est un exemple. Ces compositions peuvent con- tenir certaines Entières de remplissage de divers genres, des agents accélérateurs, durcisseurs ou déshydratants et des solvants eu. constituants liquides autres que les éthers déjà mentionnés. La supériorité de ces nouvelles compositions sont les expositions connues indiquées provient principa-
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lement des propriétés des éthers employés comme solvants.
Les objections signalées des solvants habituellement em- ployés ne s'appliquent pas a ces éthers. Le phtalate diéthy- lique, par exemple, est liquide aux températures ordinaires, ce qui le rend convenable pour être mélangé avec des résines et des matières de remplissage. Il bout à environ 290 C et est stable à son point d'ébullition; de ce fait, les compo- sitions obtenues par son emploi peuvent être soumises à un chauffage violent sans que l'éther s'évapore et sans que le volume du mélange diminue. Il ne contient pas de groupes hydroxyles libres et est insoluble dans l'eau. Il ne corrode pas les métaux. Il n'émet pas de vapeurs empoisonnées. D'au- tres propriétés précieuses de ce sclvant et de ceux qui lui sont apparentés seront indiquées en connexion avec l'exemple de compositions dans lesquelles on peut les utiliser.
Ci-dessous sont donnés des exemples de composi- tions qui montrent la portée de la présente Invention-. -
Exemple 1.- 85 parties de résine de phtalate de glycérol, de préférence fraîchement préparée et cuite, assez fortement, sans toutefois atteindre l'état infusible, et 15 parties de phtalate diéthylique sont mélangées et chauffées en agitant à environ 150 C. jusqu'à ce qu'on obtienne un mélange homogène.
La solution sera ordinairement moins colorée que la résine employée et, peut donc être presque décolorée.
On peut la verser à environ 130 C. On peut la rendre infusi- ble en la chauffant à des températures allant de 80 C. à 1500 C. aux pressions ordinaires ou bien à des températures allant de 150 C. à 2500 C., sous une pression suffisante pour empêcher la formation de bulles. La composition se gé- latinise pendant qu'elle est chaude sans changement de volume appréciable. Le temps nécessaire pour mener à bonne fin la
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conversion en la forme infusible dépend quelque peu de la nature de la résine employée. Dans beaucoup de cas il fau- dra environ dix heures à 150 C. ou environ cinq minutes à
2500 c.
La résine de phtalate de glycérol peut être rempla- cée entièrement ou partiellement par des résines analogues obtenues en chauffant un alcool polyhydrique avec un acide polybasique, avec ou sans autres ingrédients tels qu'acides . monobasiques, huile de ricin ou autres matières.
Le phtalate
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diéthylique peut être remplacé entièrement ou partiellement .par des éthers analogues ayant des points d'ébullition su- périeurs sel 2500 Col tels que le phtalate di-méthylique, le phtalate diiscpropylique: divers phtalates alkyliques mélan- gés, des éthers obtenus d'autres acides bicarboxyliques qui sont des Homologues, des dérivés eu des équivalents de l'aci- de phtalique, tels que l'éther de l'acide loophtalique, de l'acide terephta11que ou d'acides phtaliques avec substitu- tion d'halogènes. On peut aussi, si on le désire, ajouter au mélange de l'anhydride phtalique ou d'autres agents sus- ceptibles d'enlever l'hydroxyle, tels que l'anhydride ma- léique cu l'anhydride benzofque.
Les proportions de résine et de solvant peuvent être grandement variées. Une composition formée de 65 par-
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ties de résine de phtalâte de glYCd61 et 35 parties de phta- late diéthylieue, après avoir été chauffée â 2500 C. pendant environ vingt minutes, forme à. chaud une gelée molle et, aux températures ordinaires, elle est tellement flexible qu'un morceau de 3 mm. d'épaisseur ne peut pas être brisé en le
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ployant brusquement dans les rnaifis, Un mélange ayant â peu près cette eaapasitin, fraiche,dmr4 préparé et comportant ou non ces ruatières de remplissage et des colorants, est d'un emploi avantageux pour émailler les métaux car il s'é-
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pand très bien à chaud sur une surface métallique propre..
Quand on le chauffe pendant vingt minutes à environ 2500 C. sous pression, l'émail obtenu est très flexible. Lorsqu'on' le' cuit au four pendant quelques heures à, des températures d'environ 200 C.,à la pression atmosphérique, le solvant s'évapore quelque peu et ;1' émail obtenu est dur et peu fle- xible, Exemple ¯2.- Du phénol et du formaldéhyde ou leurs homologues ou équivalents sont combinés suivant des procédés connus en vue de former 1 un produit de condensation qui peut être rendu infusible par chauffage. La condensation est de préférence conduite sans employer d'alcalis fixes ni d'aci- des minéraux comme accélérateurs et on la poursuit jusqu'à ce que le produit forme un sirop très épais à 100 C.
S'il contient de l'eau, celle-ci peut être extraite grossièrement à ce point de l'opération. On ajoute ensuite du phtalate diéthylique en quantité égale à un cinquième du poids calculé du produit de condensation. La masse est chauffée à la pression atmosphérique jusqu'à, ce que la température s'é- lève à environ 200 C. La température est alors abaissée à 1800 C. ou plus bas et le produit est prêt pour l'emploi.
Il peut être rendu.infusible ou tout au moins Immobile à chaud, en le chauffant, à la pression atmosphérique, à des températures allant de 100 C. à 180 C. ou bien à des tem- pératures plus, élevées, sous une pressionsuffisante pour empêcher la formation de'bulles Le temps nécessité par ce traitement à chaud dépendra dé la proportion,de formaldéhyde employée et du point auquel la condensation initiale a été poussée. Dans beaucoup de. cas il suffit de 'chauffer pendant deux heures à 180 C. ou durant quelques minutes à 2500 C.
Les proportions de résine et de solvant données dans cet exemple peuvent être grandement variées et d'autres ---
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éthers ayant. des propriétés physiques analogues à celles du phtalate diéthylique peuvent être substitués entièrement ou partiellement a celui-ci sans changer les caractéristiques fondamentales du produit. On peut ajouter au mélange des ma- tières de remplissage telles que l'asbeste, le mica ou des résines durcies, et des solvants, autres que des éthers, de la naphtaline par exemple.
Dans certains cas il peut être préférable d'ajou- ter le phtalate diéthylique ou son équivalent en deux par- ties, la seconde partie servant à dissoudre un agent dur- cisseur contenant du méthylène ou un agent susceptible d'en- lever l'hydroxyle.
Exemple ,3. '.70'parties de "shellac" et 30 parties de phtalate diéthylique sont chauffées ensemble, en agitant, à environ 140 C.; jusqu'à ce que la masse soit complètement liquéfiée. Le mélange peut être versé à 120 C.
Pour rendre la comp osition infusible, le mieux est de chauffer-Sous pression car la solution a une tendance à former des bulles au moment de la solidification et cette tendance est difficile à contrôler par le seul réglage de ;la température. Des températures entre 1500 cet 2000 C. con- viennent pour convertir la composition en sa forme infusi- 13 le* A 200 C. la conversion nécessite environ trente minutes, Sous sa forme infusible, la composition présente une flexibi- lité marquée aux températures ordinaires. r
La proportion de résine et de solvant donnée à titre d'exemple peut être grandement variée, le produit devenant plus mou et flexible dans la phase finale et plus fluide dans la phase initiale lorsqu'on emploie une plus forte proportion de solvant.
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"Plastic compositions and processes for their manufacture".
The present invention relates to plastic compositions and to methods of making such compositions which are meltable at the start of their preparation and, in this meltable state, are sufficiently mobile so that they can be poured easily, but which. , by heat alone, can be made infusible or at least relatively immobile when hot, without any marked change in volume. These compositions are useful for impregnating windings and for other uses in the electrical industry, for remeshing metals, for preparing various cements and various waterproof and waterproof materials. oil, for molding and the like. .
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Compositions are known which exhibit the general characteristics indicated, but in some respects they are inferior to the compositions to which the present invention relates. The known compositions mainly comprise a resinous substance, such as "shellae" or phenol-formaldehyde resin, and a solvent or softening agent. Among the solvents or softening agents employed, some, such as alcohol and acetic acid. tone, have obvious disadvantages due to their volatility.
Others whose boiling points are between 100 C. and 225 C. are also sufficiently volatile to cause difficulties during the heating necessary to make the composition infusible, some of the solvents employed, for example nitre-benzene and dinitro-benzene, are slightly soluble in water and, therefore, have a tendency to attract moisture from the air and to combine with it; others, such as mothballs, have a tendency to crystalline the structure of the resulting composition. Nitro-benzene and some other solvents used or proposed are defective because they emit stale vapors.
It has been found that compositions exhibiting many valuable properties can be obtained by combining resins, which are initially meltable but, upon appropriate heating, become infusible, with certain liquid ethers of dibasic acids including phthalate? diethyl is an example. These compositions can contain certain fillers of various kinds, accelerating, hardening or dehydrating agents and solvents. liquid constituents other than the ethers already mentioned. The superiority of these new compositions are the known exposures indicated mainly stems from
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the properties of ethers used as solvents.
The objections pointed out to the solvents usually employed do not apply to these ethers. Diethyl phthalate, for example, is liquid at ordinary temperatures, which makes it suitable for blending with resins and fillers. It boils at about 290 C and is stable at its boiling point; therefore, the compositions obtained by its use can be subjected to violent heating without the ether evaporating and without the volume of the mixture decreasing. It does not contain free hydroxyl groups and is insoluble in water. It does not corrode metals. It does not emit poisonous fumes. Other valuable properties of this solvent and those related to it will be shown in connection with the example of compositions in which they can be used.
Below are given examples of compositions which show the scope of the present invention. -
Example 1.- 85 parts of glycerol phthalate resin, preferably freshly prepared and cooked, quite strongly, without however reaching the infusible state, and 15 parts of diethyl phthalate are mixed and heated with stirring at about 150 ° C. until until a homogeneous mixture is obtained.
The solution will usually be less colored than the resin employed and therefore may be almost discolored.
It can be poured at about 130 C. It can be made infusible by heating it to temperatures ranging from 80 C. to 1500 C. at ordinary pressures or alternatively to temperatures ranging from 150 C. to 2500 C., under sufficient pressure to prevent the formation of bubbles. The composition gelatinizes while hot without appreciable change in volume. The time required to complete the
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conversion to the infusible form depends somewhat on the nature of the resin employed. In many cases it will take about ten hours at 150 C. or about five minutes at
2500 c.
The glycerol phthalate resin can be replaced wholly or partially by similar resins obtained by heating a polyhydric alcohol with a polybasic acid, with or without other ingredients such as acids. monobasic, castor oil or other materials.
Phthalate
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diethyl can be replaced wholly or partially by analogous ethers having higher boiling points salt 2500 Col such as di-methyl phthalate, diiscpropyl phthalate: various mixed alkyl phthalates, ethers obtained from other acids bicarboxylics which are homologs, derivatives or equivalents of phthalic acid, such as the ether of loophthalic acid, terephthalic acid or halogen substituted phthalic acids. It is also possible, if desired, to add to the mixture phthalic anhydride or other agents capable of removing the hydroxyl, such as maleic anhydride or benzofc anhydride.
The proportions of resin and solvent can be varied greatly. A composition made up of 65 par-
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parts of glYCd61 phthalate resin and 35 parts of diethyl phthalate, after being heated at 2500 ° C. for about twenty minutes, form. hot a soft jelly, and at ordinary temperatures it is so flexible as a 3mm lump. thick cannot be broken by the
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abruptly bending in rnaifis, A mixture having roughly this eaapasitin, fresh, dmr4 prepared and including or not including these fillers and dyes, is of advantageous use to enamel metals because it is
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pand very well hot on a clean metal surface.
When heated for twenty minutes at around 2500 C. under pressure, the resulting enamel is very flexible. When it is baked in the oven for a few hours at temperatures of about 200 ° C., at atmospheric pressure, the solvent evaporates somewhat and the resulting enamel is hard and not very flexible. ¯2.- Phenol and formaldehyde or their homologues or equivalents are combined according to known methods to form a condensation product which can be made infusible by heating. The condensation is preferably carried out without employing fixed alkalis or mineral acids as accelerators and is continued until the product forms a very thick syrup at 100 ° C.
If it contains water, it can be roughly removed at this point in the operation. Diethyl phthalate is then added in an amount equal to one fifth of the calculated weight of the condensation product. The mass is heated at atmospheric pressure until the temperature rises to about 200 C. The temperature is then lowered to 1800 C. or lower and the product is ready for use.
It can be made infusible or at least immobile when hot, by heating it, at atmospheric pressure, at temperatures ranging from 100 C. to 180 C. or else at higher temperatures, under a pressure sufficient for Prevent Bubbling The time required for this heat treatment will depend on the proportion of formaldehyde employed and the point at which the initial condensation has been developed. In a lot of. it suffices to heat for two hours at 180 C. or for a few minutes at 2500 C.
The proportions of resin and solvent given in this example can be greatly varied and others ---
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ethers having. physical properties analogous to those of diethyl phthalate can be substituted wholly or partially therewith without changing the fundamental characteristics of the product. Fillers such as asbestos, mica or hardened resins, and solvents other than ethers, for example naphthalene, can be added to the mixture.
In some cases it may be preferable to add the diethyl phthalate or its equivalent in two parts, the second part serving to dissolve a hardening agent containing methylene or an agent capable of removing the hydroxyl. .
Example, 3. 70 parts of "shellac" and 30 parts of diethyl phthalate are heated together, with stirring, to about 140 C .; until the mass is completely liquefied. The mixture can be poured at 120 C.
To make the composition infusible, the best is to heat-under pressure because the solution has a tendency to form bubbles at the time of solidification and this tendency is difficult to control by the only adjustment of the temperature. Temperatures between 1500 and 2000 ° C. are suitable for converting the composition to its infusible form. At 200 C. the conversion requires about thirty minutes. In its infusible form the composition exhibits marked flexibility at ordinary temperatures. . r
The proportion of resin and solvent given by way of example can be varied greatly, the product becoming softer and more flexible in the final phase and more fluid in the initial phase when a higher proportion of solvent is employed.