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Perfectionnements au caoutchouc en feuilles.
Cette invention est relative au caoutchouc en feuilles et elle concerne plus particulièrement les produits en feuilles perforés, notamment ceux employés dans la fabrica- tion des accumulateurs.
Il a été proposé d'employer pour certains types d'accumulateursdes feuilles de caoutchouc durci perforées ou fendillées mécaniquement ou des feuilles de caoutchouc pi- quées, qu'on dispose entre les plaques de l'accumulateur et les séparations en bois ou autre matière qui espacent entre
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elles les plaques positives et négatives. Une semblable séparation supplémentaire en caoutchouc peut avoir la forme d'une feuille interposée entre une plaque de l'accumulateur, généralement la plaque positive, et la séparation entre pla- ques, ou bien elle peut être constituée par une enveloppe ou séparation-enveloppe entourant la plaque positive.
Cette séparation de caoutchouc sert à retenir dans la plaque la- matière active, et elle a une importance spéciale dans le cas d'accumulateurs à service fatigant soumis à des vibrations, comme sur les véhicules où il est nécessaire de protéger les plaques contre une dislocation de la matière active afin de leur assurer une longue durée de service. En outre, quand la séparation entre plaques usuelle est faite en bois, cette séparation de caoutchouc sert à protéger le bois contre l'ac- tion oxydante énergique de la matière très active de la pla- que positive.
Le caoutchouc en feuilles doit être extrêmement mince afin de ne point diminuer exagérément la capacité de l'accumulateur et les perforations ou fentes de la feuille doivent être suffisamment petites ou étroites pour maintenir efficacement la matière active dans la plaque. En outre, le produit en feuilles doit être suffisamment poreux pour augmenter la résistance intérieure des éléments, notamment dans le cas d'accumulateurs pour le démarrage des automobiles, où des courants excessivement intenses sont requis pendant le lancement du moteur. Les limitations imposées sous ce rapport et le coût excessif du produit en feuilles fabriqué par les procédés de la technique antérieure ont considérable- ment enrayé sinon complètement empêché l'emploi de ces pro- duits dans la pratique des batteries d'accumulateurs électri- ques.
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La présente invention est relative à un procédé pour fabriquer du caoutchouc en feuilles qu'on puisse employer, entre autres, comme enveloppe ou séparation-enveloppe pour plaques d'accumulateurs ou comme feuille séparatrice entre une plaque de l'accumulateur et la séparation usuelle entre plaques d'accumulateur, qui espace entre elles les plaques positive et négative. Elle concerne aussi le nouveau produit en feuilles fabriqué par ce procédé et destiné spécialement à ces fins dans l'application aux accumulateurs.
Le dessin annexé représente une forme d'exécution d'un appareil pour exécuter le procédé conforme à l'invention, et plusieurs formes d'exécution de feuilles de caoutchouc conformes à l'invention. Dans les dessins:
Figs. 1 et 2 sont respectivement une vue en élévation et une vue en plan schématiques d'un appareil pour exécuter le procédé conforme à l'invention;
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2;
Fig. 4 est une vue notablement agrandie d'une feuille de caoutchouc employée comme produit de départ pour la présente invention;
Figs. 6, 8 et 10 sont des vues notablement agrandies de trois exemples de feuilles de caoutchouc conformes à la présente invention, fabriquées au moyen du produit de départ représenté sur la Fig. 4;
Figs. 5, 7, 9 et 11 sont respectivement des coupes suivant les lignes 5-5, 7-7, 9-9 et 11-11 des Figs. 4, 6, 8 et 10.
Pour exécuter la présente invention, on part d'une feuille de caoutchouc comportant de très petites perforations régulièrement disposées en colonnes et rangées faisant un
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angle les unes avec les autres, les colonnes et les rangées étant de préférence orientées, de manière générale, respecti- vement suivant la longueur et suivant la largeur de la feuille.
Les perforations peuvent avoir un diamètre de 0,075 à 0,33 millimètre et leur nombre peut varier depuis plus de 150 jusqu'environ 1500 par centimètre carré. Ce produit peut être fabriqué par le procédé décrit et revendiqué dans le brevet N 402.127 ou par d'autres procédés fournissant une feuille- ayant la grandeur et le nombre de perforations requis, et on allonge le produit de manière à augmenter la proportion de surface non remplie de la feuille. Comme il sera facile de le voir par ce qui suit, le degré d'allongement à donner à la feuille dans un ou plusieurs sens peut varier suivant la forme et la grandeur voulues des trous et suivant la propor- tion de surface non remplie qu'on désire avoir dans le pro- duit achevé.
Naturellement, la proportion de surface non rem- plie varie aussi selon la grandeur et la densité de distribu- tion des perforations du produit de départ. On allonge la feuille dans le sens des colonnes de perforations et on la vulcanise tant qu'elle est à l'état allongé, de manière à conserver les ouvertures allongées produites par l'opération d'allongement. Les "colonnes" de perforations sont considérées dans la présente description comme étant les lignes de trous orientées dans le sens des grands axes des ouvertures allongées de la feuille achevée.
On voit sur les dessins que cette direction est de manière générale orientée suivant la longueur de la feuille, et c'est ainsi qu'on l'entend dans la présente description, mais si on le désire, l'allongement ou le plus grand allongement peut être opéré suivant la largeur de la feuille, et dans ce cas les "colonnes" de perforations sont considérées comme étant disposées suivant la largeur de la
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feuille et les "rangées" suivant la longueur de la feuille.
Quand les "colonnes" et "rangées" courent en diagonale par rapport à la feuille, on produit l'allongement, ou le plus grand allongement, de manière qu'il doit diagonal par rapport à la feuille dans le sens de la "colonne" de perforations, les "colonnes" de perforations étant considérées, comme d'habitude, dans le sens des grands axes des ouvertures allon- gées de la feuille finie et les "rangées" de perforations étant considérées dans ce cas comme étant diagonales par rap- port à la feuille et sensiblement perpendiculaires aux "colonnes".
L'allongement dans le sens des colonnes de perfora- tions diminue l'espacement latéral des perforations de ma- nière que des ouvertures allongées adjacentes produites par l'allongement soient séparées latéralement par des brins de caoutchouc longs et minces, tandis que les rangées de trous sont séparées longitudinalement (c'est-à-dire dans le sens des colonnes ou de l'allongement) des rangées adja- centes par des barrettes de caoutchouc relativement larges dont la largeur n'est que légèrement augmentée longitudina- lement. Quand on n'allonge la feuille que dans le sens lon- gitudinal, il se produit perpendiculairement au sens de l'al- longement une contraction du caoutchouc et une diminution résultante de la largeur de la feuille.
Pour augmenter encore davantage la surface non remplie de la feuille et par ail- leurs fabriquer un produit plus large et augmenter la quanti- té de produit fini, on donne de préférence à la feuille un certain allongement supplémentaire dans le sens de la lar- geur, ou dans le sens des rangées, mais qui est notablement moins important, quantitativement, que l'allongement dans le sens de la longueur de la feuille ou des colonnes de perfora-
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tions et qui de préférence n'est pas beaucoup supérieur à celui qui suffit pour ramener la feuille à sa largeur primitive ou, en d'autres termes, pour simplement arrêter , la contraction latérale de la feuille.
On maintient la feuil- le dans son état allongé dans un ou deux sens en l'enroulant serré autour d'un tambour en vue de la vulcanisation, et on opère la vulcanisation pendant que la feuille reste ainsi allongée et enroulée. On vulcanise de préférence la feuille à la consistance du caoutchouc durci quand elle est destinée à des accumulateurs aux fins précitées, mais si on le désire, on peut aussi la vulcaniser à la consistance du caoutchouc mou en la maintenant allongée sur le tambour, en vue de l'employer pour des accumulateurs ou autres usages. Vulcani- ser à la consistance du caoutchouc durci ou à celle du caoutchouc mou veut dire ajouter à la feuille de caoutchouc plus ou moins de soufre, ainsi que le savent les techniciens du métier.
Le degré d'allongement donné à la feuille en substance dans le sens des colonnes de perforations dépend du produit de départ utilisé et du produit achevé qu'on désire fabriquer. Au commencement de l'allongement, jusqu'à l'allon- gement optimum, un accroissement de l'allongement de l'ensemble de la feuille produit un accroissement comparativement plus grand des ouvertures et seulement un petit accroissement dans le sens de la dimension longitudinale des larges barrettes transversales, d'où résulte un accroissement net sensible de la proportion de surface non remplie de la feuille.
Toute- fois on a trouvé qu'au-delà d'un certain degré d'allongement optimum, la dimension longitudinale des larges barrettes com- prises entre les rangées d'ouvertures augmente comparative- ment plus vite que la longueur des perforations, si bien qu'un n
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allongement ultérieur diminue la proportion de surface non remplie de la feuille plutôt qu'il ne l'accroît. Par suite, pour produire dans la feuille un maximum de surface non rem- plie, il faut opérer l'allongement dans le sens des colonnes jusqu'à un degré tel qu'un allongement ultérieur dans ce sens réduise la proportion de surface non remplie de la feuille au lieu de l'augmenter.
On a trouvé en outre que lorsqu'on traite la feuille avant, pendant ou après l'allongement au moyen d'un agent organique ayant une action de gonflement sur le caout- chouc, par exemple au moyen de tétrachlorure de carbone, et que la feuille retient pendant la vulcanisation au moins un peu d'agent de gonflement, la feuille achevée a une plus grande proportion de surface non remplie que dans le cas d'un produit qui a été allongé au même degré mais n'a pas été traité au tétrachlorure de carbone. Pareil traitement produit, pour le même degré d'allongement, entre les rangées d'ouvertures allongées, des barrettes qui ont moins de lar- geur et plus d'épaisseur, et entre les ouvertures adjacentes, des brins qui ont moins de largeur et moins d'épaisseur que lorsque le traitement n'a pas lieu.
Les Figs. 1 et 2, montrent schématiquement un appareil pour exécuter le mode préféré du présent procédé selon lequel on allonge dans le sens de la longueur, et aussi dans une légère mesure dans le sens de la largeur, le pro- duit en feuilles perforé de départ, et selon lequel on traite la feuille au tétrachlorure dè carbone avant la vulcanisation.
La feuille de départ perforée 21 se déroulant d'une bobine 20 passe sous un rouleau de guidage 22 et sur un rouleau éta- leur de dissolvant 23 qui est plongé dans un bassin 24 conte- nant du tétrachlorure de carbone. Le rouleau 23 tourne en sens
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inverse de la feuille de produit perforé passant sur lui, afin que le tétrachlorure de carbone soit uniformément dis- tribué et absorbé sur toute la surface de la feuille. La feuille passe entre des cylindres pinceurs 25, 26 et s'enrou- le sur un tambour 27. Le tambour 27 repose sur un rouleau 28 qui l'entraîne.
Le rouleau entraîneur 28 tourne à une vitesse constante et à une allure voulue plus rapide que celle des cylindres pinceurs 25, 26, de sorte que la feuille 21 s'allon- ge entre les cylindres pinceurs 25, 26 et le tambour envideur 27 et s'enroule sur le tambour 27 à un degré d'allongement constant. Pour allonger la feuille dans le sens de la largeur on emploie un châssis extenseur 29 qu'on dispose aux bords de la feuille entre les cylindres pinceurs 25, 26 et le tam- bour envideur 27.
Le châssis envideur est un appareil habi- tuel comportant une série de mâchoires 30, représentées en détail sur la Fig. 3, qui sont articulées entre elles de manière à constituer une chaîne 31 passant sur des roues à chaîne 32 et 33 montées à pivot en 34 et 35 suivant le bord de la feuille, et une série analogue de mâchoires articulées entre elles de manière à constituer une chaîne 40 qui passe sur des roues à chaîne 36 et 37 montées à pivot en 38 et 39 suivant le bord opposé de la feuille. L'écartement des chai- nes 31 et 40 à l'extrémité adjacente à la sortie des cylindres pinceurs 25, 26 est tel que les bords de la feuille soient amenés à passer par les ouvertures des mâchoires 30. Chaque mâchoire 30 comporte, comme représenté sur la Fig. 3, un doigt 41 articulé en 42 sur un bras 43.
Un ressort 44 monté sur l'articulation 42 tend à serrer le doigt 41 contre la mâchoire inférieure 45 qui est portée par la chaîne 31 cir- culant dans une gorge du bâti 46 du châssis extenseur. On voit que lorsque le bord de la feuille 21 est saisi par la
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mâchoire 30, elle est tenue par celle-ci d'autant plus ferme- ment que la traction exercée sur la feuille est énergique.
Une came 47 appuie contre les doigts 41 pour ouvrir les mâ- choires 30 au moment où elles arrivent dans la position dans laquelle elles saisissent la feuille 21 quittant les cylindres pinceurs 25, 26. Quand les doigts dépassent la came et sont lâchés par elle, les ressorts 44 serrent les doigts contre les mâchoires inférieures, de sorte qu'ils saisissent les bords de la feuille pour opérer l'allongement. Une came ana- logue 48 ouvre les mâchoires de la chaîne opposée 40 quand celles-ci arrivent dans la position correcte requise pour saisir les bords de la feuille. Les trajets des chaînes 31 et 40 sont orientés sous un angle par rapport au trajet d'a- vancement de la feuille, et de cette façon la feuille subit un allongement graduel.
Lorsque la feuille s'est allongée au degré voulu, des cames 49 et 50 analogues aux cames 47 et 48 ouvrent les mâchoires 50 pour laisser la feuille allongée s'enrouler sur le tambour 27 et pour permettre aux ressorts 44, après que,la feuille est lâchée, de serrer les doigts 41 contre les mâchoires inférieures 45 en vue de fermer les mâchoires pour leur trajet à vide entre les cames 49 et 50 et les cames 47 et 48. La longueur du tambour 27 est choisie de manière que la feuille allongée dépasse de préférence le bord du tambour d'une petite quantité, par exemple de 12 millimètres pour une feuille large d'au plus 60 centimètres, afin de bloquer latéralement la feuille enroulée et d',en em- pêcher le cheminement avant ou pendant la vulcanisation.
On peut omettre l'allongement dans le sens de la largeur en n'en- ployant pas de châssis extenseur. De même, on peut omettre le traitement de gonflement quand on ne désire pas obtenir une surface non remplie plus grande résultant de ce traitement.
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Les Figs. 4 et 5 représentent à titre d'exemple un produit de départ qu'on peut transformer par les divers pro- cédés conformes à la présente invention, comme décrit ci-des- sus, en divers produits achevés tels que ceux représentés sur les Figs. 6 et 7, les Figs. 8 et 9 et les Figs. 10 et 11.
Le produit de départ des Figs. 4 et 5, qui ne représente qu'une forme d'exécution préférée en l'occurrence, a été fabriqué suivant le procédé décrit dans le brevet N 402:127 sur un support de tissu ayant environ 23 fils de chaîne et 23 fils de trame par centimètre et qui a été caoutchouté sans effacer l'ondulation au recto ou surface de dépôt, mais de manière à constituer au verso une pellicule continue imper- méable permettant de percer par soufflage, durant le séchage, des pellicules de latex étalées sur la surface de dépôt.
Un latex ayant la composition suivante (en poids):
EMI10.1
<tb> Caoutchouc <SEP> (sous <SEP> forme <SEP> de <SEP> latex <SEP> deux
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fois <SEP> écrémé <SEP> à <SEP> 60% <SEP> de <SEP> ma-
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<tb>
<tb> tières <SEP> solides) <SEP> 100.0
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<tb>
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<tb> Ammoniaque <SEP> 0.5
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<tb> Eau <SEP> 62.5
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<tb>
<tb>
<tb> Cyclohexanol <SEP> 1.0
<tb>
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<tb> Oléate <SEP> d'ammonium <SEP> 1.0
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<tb>
<tb> Eau <SEP> 2.0
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<tb>
<tb> Accélérateur <SEP> (mercaptobenzo-
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<tb>
<tb> thiazol) <SEP> 2.0
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> Antioxydant <SEP> (N.N-di-béta-naphtyl-
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<tb>
<tb>
<tb> phénylènediamine) <SEP> 1.
<SEP> 0
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<tb>
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<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 0.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cyclohexanol <SEP> 1.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Oléate <SEP> d'ammonium <SEP> 1.0
<tb>
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<tb> Eau <SEP> 21.0
<tb>
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<tb>
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<tb> Soufre <SEP> 45.0
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<tb> Agent <SEP> de <SEP> dispersion <SEP> ("Darvan") <SEP> 1.35
<tb>
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<tb>
<tb> Eau <SEP> 27.0
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> supplémentaire <SEP> pour <SEP> amener <SEP> le <SEP> tout <SEP> à <SEP> 54% <SEP> de <SEP> matières
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> solides
<tb>
a été étalé sur la surface de dépôt en une couche d'une épaisseur suffisante pour former une pellicule séchée de 0,075 millimètre d'épaisseur,
et on a séché le latex en faisait passer la courroie de dépôt dans un courant d'air à 110 C.
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Les perforations ont été produites durant le séchage par la dilatation de petites bulles d'air emprisonnées par la pelli- cule de latex étalée, dans les creux ou cavités compris entre les fils de la surface de dépôt. On a répété de cette manière les opérations d'étalement et de séchage jusqu'à ce qu'on ait formé un produit épais d'environ 0,55 millimètre, et celui-ci avait environ 500 trous par centimètre carré, ayant chacun un diamètre d'environ 0,125 millimètre, comme représen- té sur les Figs. 4 et 5. Comme on le voit facilement par la formule de composition ci-dessus, on avait additionné le latex d'ingrédients propres à en faire du caoutchouc durci.
Bien qu'une légère vulcanisation de la feuille perforée de produit de-départ se produise durant le séchage, la vulcanisa- tion à la consistance du produit de caoutchouc durci achevé ne s'opère pas avant le chauffage dans les conditions de vul- canisation, postérieur à l'allongement et ayant pour but de retenir la feuille à l'état allongé. La vulcanisation à la consistance du caoutchouc durci d'un produit en feuilles fa- briqué au moyen de la composition de latex précitée peut être effectuée, par exemple, par chauffage à 157 C pendant deux heu- res, de préférence dans de la vapeur non enfermée. Evidemment, si on le désire, le produit de départ peut être additionné d'ingrédients de manière qu'après l'allongement sa vulcanisa- tion donne un caoutchouc vulcanisé mou, mais pour les accumula- teurs on préfère le caoutchouc durci ou ébonite.
Le produit représente sur la Fig. 6 est fabriqué en allongeant suivant la longueur de la feuille le produit de départ de la Fig. 4 et en permettant à la feuille de se contracter librement suivant la largeur de manière que la feuille achevée ait 2,8 fois sa longueur primitive et 0,7 fois sa largeur primitive. Le produit représenté sur la Fig.' 8 est
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fabriqué en allongeant le produit de départ de la Fig. 4, suivant sa longueur, de la même quantité que le produit de la Fig. 6, mais en l'allongeant en outre suivant sa largeur un peu au-delà de sa largeur primitive, de manière que le produit achevé ait 2,8 fois sa longueur primitive et 1,15 fois sa largeur primitive.
Le produit représenté sur la Fig.10 est fabriqué en allongeant suivant la longueur le produit de départ de la Fig. 4 tout en enrayant notablement la contrac- tion suivant la largeur ou contraction latérale, et en le traitant au tétrachlorure de carbone, comme représenté sur les Figs. 1 et 2 des dessins annexés. Dans ce cas le produit ache- vé a 4,7 fois sa longueur primitive et 0,85 fois sa largeur primitive.
De la nature du produit et du procédé d'allongement il résulte clairement que le produit achevé comporte des ran- gées de perforations allongées séparées par des barrettes qui ne sont pas nécessairement exactement parallèles ni n'ont exactement la même largeur, mais en général un allongement suivant la longueur de la feuille produit des perforations allongées dont les grands axes sont orientés suivant la lon- gueur de la feuille et dont les rangées sont séparées longitu- dinalement par des barrettes approximativement parallèles ayant sensiblement la même largeur.
Pour certaines fins il peut être avantageux de fabriquer un produit achevé dans lequel les rangées transver- sales d'ouvertures allongées seraient orientées plus ou moins diagonalement en travers de la feuille, - c'est-à-dire sous un angle autre qu'un angle droit par rapport à la longueur de la feuille, - ou un produit dans lequel tant les colonnes que les rangées d'ouvertures soient orientées obliquement.
Dans le dernier cas on peut préparer la feuille perforée de
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départ sur un support de tissu coupé en biais. Dans le pre- mier cas, on peut débiter aux cylindres pinceurs 25, 26 la feuille perforée de départ comportant des colonnes et des rangées de perforations orientées en substance suivant la longueur et suivant la largeur de la feuille, en faisant en sorte qu'un bord de la feuille tire l'autre bord, c'est- à-dire en soumettant la feuille à un"cisaillement"longitudi- nal. Tout allongement de ce genre suivant la longueur de la feuille est dit "sensiblement" longitudinal ou "sensiblement" dans le sens des colonnes de perforations, et de même tout allongement de ce genre dans le sens de la largeur de la feuille est dit "sensiblement" latéral ou "sensiblement" dans le sens des rangées de perforations.
Les dimensions moyennes des perforations, la largeur (a) et l'épaisseur (b) moyennes des brins'minces qui sépa- rent latéralement entre elles les perforations, la largeur (c) et l'épaisseur (d) moyennes des larges barrettes qui sépa- rent longitudinalement entre elles les rangées de perforations, ainsi que la porosité des produits achevés peuvent varier no- tablement dans les différents cas, comme on le voit facilement par le tableau suivant qui donne les dimensions du produit de départ de la Fig. 4 et des exemples de nouveaux produits con- formes à,la présente invention représentés sur les Figs. 6, 8 et 10. Dans le cas de produits allongés la largeur des trous est mesurée à l'endroit de leur largeur maximum. La lon- gueur des brins minces est évidemment égale à celle des per- forations allongées.
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Produit Nombre de trous Dimensions Brins minces Larges barrettes des trous
EMI14.1
<tb> par <SEP> cm. <SEP> par <SEP> cm. <SEP> par <SEP> cm. <SEP> Laté- <SEP> Longitu- <SEP> Largeur <SEP> Epais- <SEP> Largeur <SEP> Epais- <SEP> Surface <SEP> non
<tb> latéra- <SEP> longitu- <SEP> carré <SEP> rale- <SEP> dinale- <SEP> (a) <SEP> seur <SEP> (c) <SEP> seur <SEP> remplie <SEP> aplement <SEP> dinale- <SEP> ment <SEP> ment <SEP> (b) <SEP> (d) <SEP> proximative
<tb> ment
<tb>
EMI14.2
<tb> Fig. <SEP> 4 <SEP> 22,4 <SEP> 22,4 <SEP> 495 <SEP> 0,127 <SEP> mm <SEP> 0,127 <SEP> mm <SEP> 0,32 <SEP> mm <SEP> 0,56 <SEP> mm <SEP> 0,32 <SEP> mm <SEP> 0,56 <SEP> mm <SEP> 5 <SEP> %
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> 31,5 <SEP> 7,9 <SEP> 248 <SEP> 0,127 <SEP> 0,765 <SEP> 0,178 <SEP> 0,254 <SEP> 0,508 <SEP> 0,356 <SEP> 18 <SEP> %
<tb> Fig.
<SEP> 8 <SEP> 19,7 <SEP> 7,9 <SEP> 155 <SEP> 0,306 <SEP> 1,02 <SEP> 0,203 <SEP> 0,152 <SEP> 0,356 <SEP> 0,280 <SEP> 35 <SEP> %
<tb> Fig. <SEP> 10 <SEP> 26,4 <SEP> 4,75 <SEP> 124 <SEP> 0,306 <SEP> 1,65 <SEP> 0,076 <SEP> 0,178 <SEP> . <SEP> 0,508 <SEP> 0,556 <SEP> 50 <SEP> %
<tb>
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On voit que par le procédé conforme à la présente invention on peut transformer des feuilles ayant une surface non rem- plie de l'ordre de 5 à 10%, en feuilles perforées ayant une surface non remplie allant jusque 50%. Il est à noter que les brins minces séparant latéralement les ouvertures adjacentes de produit allongé ont été réduits dans chaque cas à la lar- geur étonnamment petite de moins de 0,25 mm.
L'accroissement comparativement grand de la longueur des brins minces et l'ac- croissement comparativement petit de la largeur ou dimension longitudinale des barrettes transversales quand la feuille est allongée à un degré ne dépassant pas l'allongement opti- mum, sont indiqués clairement au tableau suivant où les chif- fres expriment le pourcentage d'accroissement de l'allonge- ment du caoutchouc dans les brins minces et dans les larges barrettes, rapporté respectivement à la longueur initiale des uns et des autres (comptée suivant la longueur de la feuille);
Pourcentage d'allongement -------------------------
EMI15.1
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> Fig. <SEP> 8 <SEP> Fig. <SEP> 10
<tb>
<tb> Brins <SEP> minces <SEP> 500 <SEP> % <SEP> 700 <SEP> % <SEP> 1200 <SEP> %
<tb> Larges <SEP> barrettes <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 60 <SEP> %
<tb> L'ensemble <SEP> de <SEP> la <SEP> feuille <SEP> 180 <SEP> % <SEP> 180 <SEP> % <SEP> 370 <SEP> % <SEP>
<tb>
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L'allongement des brins minces, qui est d'emblée plus grand que l'accroissement de la dimension longitudinale des bar- rettes transversales, produit une différence d'épaisseur en- tre les brins et les barrettes comme le montrent clairement les Figs. 7, 9 et 11, l'épaisseur des barrettes étant sen- siblement plus grande que celle des brins.
L'épaisseur réelle des barrettes plus épaisses dépend évidemment de l'épaisseur du produit de départ, et les barrettes peuvent facilement n'avoir pas plus de 0,5 millimètre d'épaisseur, épaisseur qu'on préfère donner dans les accumulateurs électriques à la séparation entre chaque plaque et la séparation usuelle en- tre plaques. La largeur maximum des ouvertures allongées pour ces fins ne doit pas dépasser environ 0,4 millimètre, sinon les ouvertures ne retiennent pas convenablement la pâte dans la plaque. Il est avantageux que la largeur des ouvertu- res allongées soit au moins environ cinq fois plus grande que le diamètre des trous primitifs.
La présente invention a été décrite ci-dessus plus particulièrement en se référant à la fabrication d'un produit en feuilles pour accumulateurs élec- triques, mais un produit en feuilles de caoutchouc mou ou de caoutchouc durci, fabriqué conformément à la présente in- vention, peut aussi convenir pour beaucoup d'autres usages, par exemple pour la fabrication d'écrans et articles analo- gues.
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Rubber sheet refinements.
This invention relates to rubber sheets and more particularly relates to perforated sheet products, especially those used in the manufacture of accumulators.
It has been proposed to employ, for certain types of accumulators, sheets of hardened rubber which are perforated or mechanically split or pitted rubber sheets, which are placed between the plates of the accumulator and the partitions of wood or other material which are space between
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they plates positive and negative. Such an additional rubber partition may be in the form of a sheet interposed between a plate of the accumulator, usually the positive plate, and the interplate partition, or it may be in the form of a casing or surrounding partition. the positive plate.
This rubber separation serves to retain the active material in the plate, and it is of special importance in the case of heavy duty accumulators subjected to vibrations, such as on vehicles where it is necessary to protect the plates against dislocation. of the active ingredient to ensure a long service life. Furthermore, when the usual plate partition is made of wood, this rubber partition serves to protect the wood against the strong oxidative action of the highly active material of the positive plate.
The rubber sheets must be extremely thin so as not to unduly decrease the capacity of the accumulator and the perforations or slots in the sheet must be sufficiently small or narrow to effectively hold the active material in the plate. In addition, the sheet product should be sufficiently porous to increase the internal resistance of the elements, especially in the case of automobile starting batteries, where excessively high currents are required during engine cranking. The limitations imposed in this connection and the excessive cost of the sheet product made by the prior art processes have considerably suppressed if not completely prevented the use of these products in the practice of electric storage batteries.
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The present invention relates to a process for manufacturing rubber sheets which can be used, inter alia, as a casing or casing-casing for accumulator plates or as a separator sheet between a plate of the accumulator and the usual separation between accumulator plates, which space the positive and negative plates between them. It also relates to the new sheet product produced by this process and intended especially for these purposes in the application to accumulators.
The accompanying drawing shows an embodiment of an apparatus for carrying out the process according to the invention, and several embodiments of rubber sheets according to the invention. In the drawings:
Figs. 1 and 2 are respectively an elevational view and a schematic plan view of an apparatus for carrying out the method according to the invention;
Fig. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 2;
Fig. 4 is a markedly enlarged view of a rubber sheet employed as a starting material for the present invention;
Figs. 6, 8 and 10 are significantly enlarged views of three examples of rubber sheets in accordance with the present invention made from the starting material shown in FIG. 4;
Figs. 5, 7, 9 and 11 are sections respectively along lines 5-5, 7-7, 9-9 and 11-11 of Figs. 4, 6, 8 and 10.
To carry out the present invention, one starts with a rubber sheet comprising very small perforations regularly arranged in columns and rows forming a
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at an angle to each other, the columns and rows preferably being oriented generally along the length and width of the sheet, respectively.
The perforations can have a diameter of 0.075 to 0.33 millimeters and their number can vary from over 150 to about 1500 per square centimeter. This product can be made by the process described and claimed in Patent No. 402,127 or by other processes providing a sheet having the required size and number of perforations, and the product is lengthened so as to increase the proportion of non-surface area. filled in the sheet. As will be readily seen from the following, the degree of elongation to be imparted to the sheet in one or more directions may vary depending on the desired shape and size of the holes and on the proportion of unfilled area that is required. one wishes to have in the finished product.
Of course, the proportion of unfilled area will also vary depending on the size and density of distribution of the perforations in the starting material. The sheet is extended in the direction of the columns of perforations and vulcanized while in the elongated state, so as to retain the elongated openings produced by the stretching operation. The "columns" of perforations are considered in this specification to be the lines of holes oriented in the direction of the major axes of the elongated openings of the finished sheet.
It can be seen from the drawings that this direction is generally oriented along the length of the sheet, and this is as understood in the present description, but if desired, the elongation or the greatest elongation can be operated along the width of the sheet, and in this case the "columns" of perforations are considered to be arranged along the width of the sheet.
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sheet and "rows" along the length of the sheet.
When the "columns" and "rows" run diagonally to the sheet, the elongation, or greatest elongation, is produced so that it must diagonal to the sheet in the direction of the "column" of perforations, the "columns" of perforations being regarded, as usual, in the direction of the major axes of the elongated openings of the finished sheet and the "rows" of perforations being regarded in this case as being diagonal to each other. habit to the leaf and substantially perpendicular to the "columns".
The elongation in the direction of the columns of perforations decreases the lateral spacing of the perforations so that adjacent elongated openings produced by the elongation are laterally separated by long, thin rubber strands, while the rows of The holes are separated longitudinally (ie in the direction of the columns or of the extension) from the adjacent rows by relatively wide rubber bars the width of which is only slightly increased longitudinally. When the sheet is extended only in the longitudinal direction, there occurs perpendicular to the direction of the lengthening a contraction of the rubber and a resulting decrease in the width of the sheet.
In order to further increase the unfilled area of the sheet and thereby make a larger product and increase the amount of finished product, the sheet is preferably given some additional elongation in the width direction. , or in the direction of the rows, but which is notably less important, quantitatively, than the elongation in the direction of the length of the sheet or the columns of perfora-
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tions and which preferably is not much greater than that sufficient to return the sheet to its original width or, in other words, to simply stop the lateral contraction of the sheet.
The sheet is maintained in its elongated state in one or two directions by wrapping it tightly around a drum for vulcanization, and the vulcanization is carried out while the sheet thus remains stretched and wound. The sheet is preferably vulcanized to the consistency of cured rubber when intended for accumulators for the above purposes, but if desired, it can also be vulcanized to the consistency of soft rubber by keeping it lying on the drum in order to to use it for accumulators or other uses. Vulcanizing to a hard rubber or soft rubber consistency means adding more or less sulfur to the rubber sheet, as those skilled in the art know.
The degree of elongation given to the sheet substantially in the direction of the perforation columns depends on the starting material used and the finished product desired to be produced. At the onset of elongation, up to optimum elongation, an increase in the elongation of the whole sheet produces a comparatively larger increase in openings and only a small increase in the longitudinal dimension. large transverse bars, resulting in a marked net increase in the proportion of unfilled surface of the sheet.
However, it has been found that beyond a certain optimum degree of elongation, the longitudinal dimension of the wide strips included between the rows of openings increases comparatively faster than the length of the perforations, so only one n
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subsequent elongation decreases the proportion of unfilled sheet area rather than increasing it. Therefore, in order to produce the maximum unfilled area in the sheet, it is necessary to extend in the direction of the columns to such an extent that subsequent elongation in this direction reduces the proportion of unfilled area of the leaf instead of increasing it.
It has further been found that when the sheet is treated before, during or after stretching with an organic agent having a swelling action on the rubber, for example by means of carbon tetrachloride, and that the sheet retains during vulcanization at least some blowing agent, the completed sheet has a greater proportion of unfilled area than in the case of a product which has been stretched to the same degree but has not been treated with carbon tetrachloride. Such a treatment produces, for the same degree of elongation, between the rows of elongated openings, bars which have less width and more thickness, and between adjacent openings, strands which are less wide and less thick only when processing is not taking place.
Figs. 1 and 2 schematically show an apparatus for carrying out the preferred embodiment of the present process in which the starting perforated sheet product is stretched lengthwise, and also to a slight extent in the width direction, and wherein the sheet is treated with carbon tetrachloride before vulcanization.
The perforated starter sheet 21 unwinding from a reel 20 passes under a guide roll 22 and over a solvent clamp 23 which is immersed in a basin 24 containing carbon tetrachloride. Roller 23 turns in direction
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reverse of the perforated product sheet passing over it, so that the carbon tetrachloride is evenly distributed and absorbed over the entire surface of the sheet. The sheet passes between nip rolls 25, 26 and is wound on a drum 27. The drum 27 rests on a roller 28 which drives it.
The drive roll 28 rotates at a constant speed and at a desired rate faster than that of the nip rolls 25, 26, so that the sheet 21 elongates between the nip rolls 25, 26 and the winder drum 27 and s. 'wraps on drum 27 at a constant degree of elongation. In order to lengthen the sheet in the width direction, an expander frame 29 is used, which is placed at the edges of the sheet between the nip rolls 25, 26 and the feeder drum 27.
The envider frame is a conventional apparatus comprising a series of jaws 30, shown in detail in FIG. 3, which are articulated together so as to constitute a chain 31 passing over chain wheels 32 and 33 pivotally mounted at 34 and 35 along the edge of the sheet, and a similar series of jaws articulated together so as to constitute a chain 40 which passes over chain wheels 36 and 37 pivotally mounted at 38 and 39 along the opposite edge of the sheet. The spacing of the chains 31 and 40 at the end adjacent to the outlet of the pinch rolls 25, 26 is such that the edges of the sheet are caused to pass through the openings of the jaws 30. Each jaw 30 has, as shown in Fig. 3, a finger 41 articulated at 42 on an arm 43.
A spring 44 mounted on the joint 42 tends to clamp the finger 41 against the lower jaw 45 which is carried by the chain 31 circulating in a groove in the frame 46 of the expander frame. It can be seen that when the edge of the sheet 21 is gripped by the
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jaw 30, it is held by the latter all the more firmly as the traction exerted on the sheet is energetic.
A cam 47 presses against the fingers 41 to open the jaws 30 as they arrive in the position in which they grip the sheet 21 leaving the pinch rollers 25, 26. When the fingers pass the cam and are released by it, the springs 44 clamp the fingers against the lower jaws so that they grip the edges of the sheet to effect the extension. A similar cam 48 opens the jaws of the opposing chain 40 when they come to the correct position required to grip the edges of the sheet. The paths of the chains 31 and 40 are oriented at an angle to the travel path of the sheet, and in this way the sheet undergoes gradual elongation.
When the sheet has elongated to the desired degree, cams 49 and 50 similar to cams 47 and 48 open jaws 50 to allow the elongated sheet to wind onto drum 27 and to allow springs 44, after which, the sheet is released, to clamp the fingers 41 against the lower jaws 45 in order to close the jaws for their empty path between the cams 49 and 50 and the cams 47 and 48. The length of the drum 27 is chosen so that the elongated sheet preferably exceeds the edge of the drum by a small amount, for example 12 millimeters for a sheet not more than 60 centimeters wide, in order to block the rolled-up sheet laterally and to prevent its path before or during the vulcanization.
Elongation in the width direction can be omitted by not including an expander frame. Likewise, the swelling treatment can be omitted when it is not desired to obtain a larger unfilled surface resulting from this treatment.
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Figs. 4 and 5 illustrate by way of example a starting material which can be transformed by the various processes according to the present invention, as described above, into various finished products such as those shown in Figs. 6 and 7, Figs. 8 and 9 and Figs. 10 and 11.
The starting material of Figs. 4 and 5, which is only a preferred embodiment in this case, was manufactured according to the process described in patent No. 402: 127 on a fabric backing having about 23 warp threads and 23 weft threads per centimeter and which has been rubberized without erasing the corrugation on the front or the deposition surface, but in such a way as to constitute on the back a continuous impermeable film making it possible to pierce by blowing, during drying, the latex films spread over the surface deposit.
A latex having the following composition (by weight):
EMI10.1
<tb> Rubber <SEP> (under <SEP> form <SEP> of <SEP> latex <SEP> two
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<tb> times <SEP> skimmed <SEP> to <SEP> 60% <SEP> of <SEP> ma-
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<tb> solid <SEP>) <SEP> 100.0
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<tb> Ammonia <SEP> 0.5
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<tb> Water <SEP> 62.5
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<tb> Cyclohexanol <SEP> 1.0
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<tb> Oleate <SEP> of ammonium <SEP> 1.0
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<tb> Water <SEP> 2.0
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<tb> thiazol) <SEP> 2.0
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<tb> Antioxidant <SEP> (N.N-di-beta-naphthyl-
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<tb> phenylenediamine) <SEP> 1.
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<tb> Oxide <SEP> of <SEP> zinc <SEP> 0.5
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<tb> Cyclohexanol <SEP> 1.0
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<tb> Oleate <SEP> of ammonium <SEP> 1.0
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<tb> Water <SEP> 21.0
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<tb> Sulfur <SEP> 45.0
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<tb> Agent <SEP> of <SEP> dispersion <SEP> ("Darvan") <SEP> 1.35
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<tb> Water <SEP> 27.0
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<tb> Additional <SEP> water <SEP> for <SEP> bring <SEP> the <SEP> all <SEP> to <SEP> 54% <SEP> of <SEP> materials
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<tb> solids
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was spread over the deposition surface in a layer of sufficient thickness to form a dried film 0.075 millimeter thick,
and the latex was dried by passing the deposition belt in a stream of air at 110 C.
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The perforations were produced during drying by the expansion of small air bubbles trapped by the spread latex film, in the pits or cavities between the strands of the deposition surface. The spreading and drying operations were repeated in this manner until a product about 0.55 millimeter thick was formed, and this had about 500 holes per square centimeter, each having a diameter of about 0.125 millimeter, as shown in Figs. 4 and 5. As can easily be seen from the above compositional formula, the latex had been added with ingredients capable of making it into hard rubber.
Although slight vulcanization of the perforated sheet of starting material occurs during drying, vulcanization to consistency of the completed cured rubber product does not take place until heating under the vulcanization conditions. subsequent to the elongation and intended to retain the sheet in the elongated state. Vulcanization to cured rubber consistency of a sheet product made with the above latex composition can be accomplished, for example, by heating at 157 ° C for two hours, preferably in non-steam. locked up. Obviously, if desired, the starting material can be added with ingredients so that after elongation its vulcanization gives a soft vulcanized rubber, but for accumulators cured rubber or ebonite is preferred.
The product shown in FIG. 6 is produced by lengthening the length of the sheet the starting material of FIG. 4 and allowing the sheet to contract freely across the width so that the completed sheet has 2.8 times its original length and 0.7 times its original width. The product shown in FIG. 8 is
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made by lengthening the starting material of FIG. 4, along its length, the same amount as the product of FIG. 6, but further lengthening it along its width a little beyond its original width, so that the completed product has 2.8 times its original length and 1.15 times its original width.
The product shown in Fig. 10 is made by lengthening the starting material of Fig. 4 while substantially restraining the widthwise or lateral contraction, and treating it with carbon tetrachloride, as shown in Figs. 1 and 2 of the accompanying drawings. In this case the finished product has 4.7 times its original length and 0.85 times its original width.
From the nature of the product and of the lengthening process it is clear that the finished product has rows of elongated perforations separated by bars which are not necessarily exactly parallel nor have exactly the same width, but in general a elongation along the length of the sheet produces elongated perforations the major axes of which are oriented along the length of the sheet and the rows of which are separated longitudinally by approximately parallel bars of substantially the same width.
For some purposes it may be advantageous to produce a finished product in which the transverse rows of elongated openings are oriented more or less diagonally across the sheet, - that is, at an angle other than right angle to the length of the sheet, - or a product in which both the columns and the rows of openings are oriented obliquely.
In the latter case we can prepare the perforated sheet of
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start on a fabric support cut on the bias. In the first case, the starting perforated sheet comprising columns and rows of perforations oriented substantially along the length and width of the sheet can be fed from the nip rolls 25, 26, ensuring that one edge of the sheet pulls the other edge, that is, subjecting the sheet to longitudinal "shear". Any extension of this kind along the length of the sheet is said to be "substantially" longitudinal or "substantially" in the direction of the columns of perforations, and likewise any extension of this kind in the direction of the width of the sheet is said to be "substantially" "lateral or" substantially "in the direction of the rows of perforations.
The average dimensions of the perforations, the average width (a) and thickness (b) of the thin strands which laterally separate the perforations from one another, the average width (c) and thickness (d) of the large strips which longitudinally separating the rows of perforations from one another, as well as the porosity of the finished products can vary considerably in the different cases, as can easily be seen from the following table which gives the dimensions of the starting product of FIG. 4 and examples of new products in accordance with the present invention shown in Figs. 6, 8 and 10. In the case of elongated products, the width of the holes is measured at the point of their maximum width. The length of the thin strands is obviously equal to that of the elongated perforations.
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Product Number of holes Dimensions Thin strands Large hole strips
EMI14.1
<tb> by <SEP> cm. <SEP> by <SEP> cm. <SEP> by <SEP> cm. <SEP> Lat- <SEP> Length- <SEP> Width <SEP> Thick- <SEP> Width <SEP> Thick- <SEP> Surface <SEP> no
<tb> lateral- <SEP> length- <SEP> square <SEP> rale- <SEP> dinale- <SEP> (a) <SEP> sor <SEP> (c) <SEP> sor <SEP> filled in <SEP > aplement <SEP> dinale- <SEP> ment <SEP> ment <SEP> (b) <SEP> (d) <SEP> proximative
<tb> lying
<tb>
EMI14.2
<tb> Fig. <SEP> 4 <SEP> 22.4 <SEP> 22.4 <SEP> 495 <SEP> 0.127 <SEP> mm <SEP> 0.127 <SEP> mm <SEP> 0.32 <SEP> mm <SEP> 0 , 56 <SEP> mm <SEP> 0.32 <SEP> mm <SEP> 0.56 <SEP> mm <SEP> 5 <SEP>%
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> 31.5 <SEP> 7.9 <SEP> 248 <SEP> 0.127 <SEP> 0.765 <SEP> 0.178 <SEP> 0.254 <SEP> 0.508 <SEP> 0.356 <SEP> 18 <SEP >%
<tb> Fig.
<SEP> 8 <SEP> 19.7 <SEP> 7.9 <SEP> 155 <SEP> 0.306 <SEP> 1.02 <SEP> 0.203 <SEP> 0.152 <SEP> 0.356 <SEP> 0.280 <SEP> 35 <SEP>%
<tb> Fig. <SEP> 10 <SEP> 26.4 <SEP> 4.75 <SEP> 124 <SEP> 0.306 <SEP> 1.65 <SEP> 0.076 <SEP> 0.178 <SEP>. <SEP> 0.508 <SEP> 0.556 <SEP> 50 <SEP>%
<tb>
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It can be seen that by the process according to the present invention it is possible to transform sheets having an unfilled surface of the order of 5 to 10%, into perforated sheets having an unfilled surface of up to 50%. Note that the thin strands laterally separating the adjacent openings of elongated product were in each case reduced to the surprisingly small width of less than 0.25 mm.
The comparatively large increase in the length of the thin strands and the comparatively small increase in the width or longitudinal dimension of the transverse webs when the sheet is elongated to a degree not exceeding the optimum elongation, are clearly indicated in following table where the figures express the percentage of increase in the elongation of the rubber in the thin strands and in the wide bars, reported respectively to the initial length of each other (counted according to the length of the sheet );
Percentage of elongation -------------------------
EMI15.1
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> Fig. <SEP> 8 <SEP> Fig. <SEP> 10
<tb>
<tb> Thin <SEP> <SEP> 500 <SEP>% <SEP> 700 <SEP>% <SEP> 1200 <SEP>%
<tb> Large <SEP> strips <SEP> 60 <SEP>% <SEP> 10 <SEP>% <SEP> 60 <SEP>%
<tb> The <SEP> set of <SEP> the <SEP> sheet <SEP> 180 <SEP>% <SEP> 180 <SEP>% <SEP> 370 <SEP>% <SEP>
<tb>
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The elongation of the thin strands, which is immediately greater than the increase in the longitudinal dimension of the transverse bars, produces a difference in thickness between the strands and the bars as is clearly shown in Figs. 7, 9 and 11, the thickness of the bars being appreciably greater than that of the strands.
The actual thickness of the thicker bars obviously depends on the thickness of the starting material, and the bars can easily be no more than 0.5 millimeters thick, a thickness which is preferred in electric accumulators at the same time. separation between each plate and the usual separation between plates. The maximum width of the openings extended for these purposes should not exceed about 0.4 millimeters, otherwise the openings will not properly retain the dough in the baking sheet. It is advantageous that the width of the elongated apertures is at least about five times as large as the diameter of the pitch holes.
The present invention has been described above more particularly with reference to the manufacture of a sheet product for electric accumulators, but a sheet product of soft rubber or hard rubber manufactured in accordance with the present invention. , may also be suitable for many other uses, for example for the manufacture of screens and the like.