<Desc/Clms Page number 1>
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET -D'INVENTION l'a Société dite: IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED Procédé de suppression de tensions intérieures dans les produits en résines thermoplastiques et produits obtenus par ce procède. Demande de Brevet Anglais du 4 février 1944 en sa faveur et en faveur de Messieurs C.H. CROOKS, W. A. GREENWOOD, D. STARKIE et
H. SILBER.
La présente invention se ,rapporte à un procède parfectionné de suppression de tensions intérieures dans les produits coulés, moulés ou façonnés, constitués essentiellement par des résines thermoplastiques.
La présence de tensions Intérieures dans les produits constitués essentiellement par des résines thermoplastiques est à éviter, car ces tensions font travailler les produits pendant longtemps, même à la température ordinaire, et elles conduisent aussi, dans le cas où les produits sont constitués par des résines transparentes, à une double réfraction des rayons lumineux traversant ces produits. Les tensions intérieures sont donc particulierment inacceptables dans les pièces optiques,.pour lesquel,- les la permanence de forme et l'homogénéité optique sont d'une importance capitale.
Jusqu'ici les essais-de supprimer les tensions intérieures dans ces produits consistaient a chauffer ces derniers à une température voisine du point.de fusion de ld résine, à laisser fluer légèrement la résine de sorte que toutes les tensions soient éliminées et à refroidir ensuite les produits à la température ordinaire.
La présente Invention est basée sur la constatation que ce procédé a le défaut consistant en ce que le poids du produit même tend à causer une déformation inadmissible de ce dernier lors de son ramollissement par la chaleur et-conduit en outre à l'établissement de nouvelles tensions intérieures lors du refroidisse.aient du produit à la température ordinaire.
La présente invention a pour objet.un procédé de suppression des tensions intérieures dans les produits constituée essentiellement par des résines thermoplastiques, procédé qui est
<Desc/Clms Page number 2>
exempt des défauts susmentionnés.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention,
EMI2.1
conduisant à cette fin, est caractérisé en ce qu'on cnauffe des produits constitués essentiellement par des résines thermo.J.Hasti- 'lues, dans un liquide inerte, à une température élevée, ce liquide possédant, à cette température élevée, une densité sensiblement égale à celle du produit en traitement.
Aux fins de la. présente
EMI2.2
invention, les produits et le liquide peuvent être considères coi1=me possédant sensiblement la même densité lorsque leur différence de densité est inférieure à 0, gr 1' -,;1 j LbS )1 odui t; pouvant être traités suivant la présente invention comprennent ceux constitués essentiellement ...Ia; des ... ,;);inei;! i t ii-= i mo.> l as t 1 qù< x formées par 1 a yJOl,ß.,l.:1.1.3a,L7.uT1 1u11 ou .ie,,alusi-5urs composés polymérisables contenant le IUllyc:lllalt Cff= C.< ; des résines thermoplastiques n.tux;ll5, telles que la gomme laque; et des résines th;;;l'JJlOplo-",tiqu.3s aît1v114111'vlla l1<.1tuJ.;:Üle et partiellement synbnétiquea, t 11o=; que l'acétate de cellulose.
Des plastifiants, des agents modificateurs, des
EMI2.3
colorants, de;3 charges, etc. peuvent etre incorporés dans ld résine thermoplastique et il est a remarque.): que le tid-itement de J:.odui t6, l' o-briqu8s à partir de résines thermoplastiques contenant ces ingrédients accessoires, entre dans le cadre de la présente invention.
La présente invention convient notamment au traitement de pièces brutes et d'ébauches constituées par des compositions de résines thermoplastiques transparentes, servant à l'obtention
EMI2.4
subséquente de pièces optiques. Des compositions de résines thermoplastiques convenables â cette fin sont celles constituées essentiellement par du méthacrylate polYllét:nyl1que ou par du JOlysty- rol.
EMI2.5
Un liquide inerte donnant des réultats satisfaisants dans le traitement de produits constitués essentiellement par du méthacrylate polyméthylique ou du xaolystyrol est le glyc:tol. une autre caractéristique u,VdJ.lta.::;.:oUS-a -,I;! la présente invention réside en ce que, simultanément avec l'élimination des tensions intérieures, les impuretés volatiles contenues dans la
EMI2.6
résine, telles que du monomère non-.J?olYllléris3, sont éliminées par évaporation et/ou par polymérisation, de sorte qu'une déformation subséquente du produit en us,ge, par suite d'une évaporation et/ou. d'une p oiy;aéi 1 s at 1 on lente de ces impuretés est écartée.
Dans l'exécution de l'invention 1S produits sont de 2.réf chauffés va une tell1)é.t'dtUl'0 égale!a.:t. 100 c. près, au point de ramollissement de la composition de résine dont ils
EMI2.7
sont iaits , et refroidis lentement et uniformément à la, tempéra- ture ordinaiie pendant qu'ils se trouvent encore toujours dans le liquide inerte.
EMI2.8
Le point de ramollissement ûv leu. composition de résine a.,ut être déterminé de la manière suivante. On transforme un échantillon' de la composition de résine, d'une épaisseur da 1/8 pouce (3,175 HW1.) par moulage et découplage, en un disque ae lq4 pouce (6,350 ù:n) de diamètre. On làc cct c11o-nt1l10n sur une ,)laque 1.late zt on y abaisse une tige portant un poids de 1 Kg. et possédant une base plate couvrant l'échantillon. La hauteur du
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
sommet de lu tige est mesurée pdx un amplificateur "Ames" monté de manière â indiquer exactement 1/10.000 pouce (0,0025 1=uu).
Ensuite on fait monter un bain d'huile de manière que 1 échantillon soit complètement.immergé dans de la. paraffine liquide.
On chauffe le bain d'huile de manière que sstempérature monte à une vitesse da 50 0/heure et on marque les indications de l'amplificateur Il Ames par rapport à la température du bain. La courbe obtenue est constituée par une ligne droite aux basses
EMI3.2
températures et par une autre ligne droite aux hautes tel1l)ératures.
Les températures correspondant à l'intersection résultant de l'extrapolation de ces deux lignes droites sont considérées comme
EMI3.3
point de ramollissement de ¯1-a composition de résine.
Pour assurer un chauffage et un refroidissement uniformes des produits dans le bain liquide inerte n'est généralement nécessaire de prévoir un système convenable servant à agiter et à faire circuler le liquide, mais il ne faut pas que des courants violents du liquide frappent les produits. Il faut en même temps diminuer par un dispositif convenable quelconque le mouvement des .produite dans le bain, par exemple par des pinces, de manière qu'ils ne soient pas égratignés par'leur frottement les uns contre les autres et contre les parois du récipient renfermant le bain de chauffage.
Si le liquide a une densité supérieure à celle des
EMI3.4
produits, il est nécessaire de fixer ces derniers au moyen de pin- ces convenables de manière qutils soient complètement immergés dans le liquide. Il faut avoir soin d'éviter l'établissement de tensions additionnelles dans les produits par l'empêchement, au moyen de pinces ou de dispositifs analogues de leur mouvement.
On peut déterminer le moment auquel toutes les tensions intérieures ont été éliminées des produits transparents par le traitement thermique, dans le cas où le liquide inerte est transparent, en faisant passer des rayons de lumière polarisée à tra- vers les produits et en examinant la lumière émergente à travers
EMI3.5
un disque "Polar 01 de" ou un nicol. L'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter.
EXEMPLE
On forme une ébauche d'une lentille biconvexe circulai-, re, possédant un diamètre de 4 pouces (lOl,bO mm), une épaisseur maximum de 1/2 pouce (12,70 mm) et un bourrelet circonférientiel d'une largeur de 1/2 pouce (12,?0 mm) et d'une épaisseur de 1/2
EMI3.6
pouce (12,70 ituii), au toui à partir--d'une feuille de méthacrylate poiyméthylique, d'une épaisseur de 5/8 pouce (15,i1 m), coulée par le procédé décrit dans le brevet anglais 1 450E3i75, On saisit cette ébauche par son bourrelet au moyen d'une pince et on l'immer-
EMI3.7
ge complètement dons un bain (le éà).cét,>1> maintenu en agitation que l'on chauffe à 110 C., et dans lequel on a placé une plaque métallique de manière que des courants violents de glycérol, venant de l'agitateur,
ne frappent pas l'ébauche. Apres une heureon laisse refroidir le bain à une vitesse non-supérieure a 6 C. par heure. Lorsque le bain s'est refroidi à 25 C. on en enlève l'é- bauche de lentille, on la lave à l'eau, on la sèche soigneusement et on en enlève le bourrelet au tour. Examinée à la lumière pola- risée l'ébauche SI avère être sensiblement exempte de tensions intérieures.
@
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF PATENT - OF INVENTION A Company called: IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED Process for removing internal stresses in thermoplastic resin products and products obtained by this process. English patent application dated February 4, 1944 in his favor and in favor of Messrs C.H. CROOKS, W. A. GREENWOOD, D. STARKIE and
H. SILBER.
The present invention relates to a perfected process for removing internal tensions in cast, molded or shaped products, consisting essentially of thermoplastic resins.
The presence of internal stresses in products consisting essentially of thermoplastic resins should be avoided, because these stresses cause the products to work for a long time, even at ordinary temperature, and they also lead, in the case where the products are made of resins transparent, to a double refraction of the light rays passing through these products. Internal tensions are therefore particularly unacceptable in optical parts, for which, - shape permanence and optical homogeneity are of paramount importance.
Heretofore attempts to remove internal stresses in these products consisted of heating them to a temperature close to the resin's melting point, allowing the resin to flow slightly so that all stresses are removed and then cooling. products at room temperature.
The present invention is based on the finding that this process has the defect that the weight of the product itself tends to cause an inadmissible deformation of the latter when it is softened by heat and furthermore leads to the establishment of new ones. internal tensions during cooling of the product at room temperature.
The present invention relates to a process for removing internal stresses in products consisting essentially of thermoplastic resins, which process is
<Desc / Clms Page number 2>
free from the aforementioned defects.
The method forming the subject of the present invention,
EMI2.1
leading to this end, is characterized in that cnauffe products consisting essentially of thermo J. Hasti- 'resins, in an inert liquid, at a high temperature, this liquid having, at this high temperature, a density substantially equal to that of the product being treated.
For the purposes of. present
EMI2.2
invention, the products and the liquid can be considered coi1 = me having substantially the same density when their difference in density is less than 0, gr 1 '-, 1 j LbS) 1 odui t; processable according to the present invention include those consisting essentially of ... Ia; des ...,;); inei ;! it ii- = i mo.> l as t 1 qù <x formed by 1 a yJOl, ß., l.: 1.1.3a, L7.uT1 1u11 or .ie ,, alusi-5urs polymerizable compounds containing IUllyc: lllalt Cff = C <; n.tux; ll5 thermoplastic resins, such as shellac; and resins th ;;; l'JJlOplo - ", tiqu.3s aît1v114111'vlla l1 <.1tuJ.;: Üle and partially synbnéticea, t 11o =; as cellulose acetate.
Plasticizers, modifiers,
EMI2.3
dyes, of; 3 loads, etc. can be incorporated into the thermoplastic resin and it should be noted.): that the tid-itement of J: .odui t6, the o-briqu8s from thermoplastic resins containing these accessory ingredients, falls within the scope of the present invention .
The present invention is suitable in particular for the treatment of raw parts and blanks constituted by transparent thermoplastic resin compositions, used to obtain
EMI2.4
subsequent optical parts. Suitable thermoplastic resin compositions for this purpose are those consisting essentially of polyllethyl methacrylate or of glyceryl.
EMI2.5
An inert liquid giving satisfactory results in the treatment of products consisting essentially of polymethyl methacrylate or xaolystyrol is glyc: tol. another characteristic u, VdJ.lta. ::;.: oUS-a -, I ;! the present invention resides in that, simultaneously with the elimination of internal stresses, the volatile impurities contained in the
EMI2.6
resin, such as non-.J? olYllléris3 monomer, are removed by evaporation and / or by polymerization, so that a subsequent deformation of the product in us, ge, as a result of evaporation and / or. a p oiy; aéi 1 s at 1 on slow of these impurities is removed.
In carrying out the invention 1S products are heated to a level of 2.t'dtUl'0 equal to! A .: t. 100 c. near, to the softening point of the resin composition which they
EMI2.7
are formed, and cooled slowly and uniformly to the ordinary temperature while they are still still in the inert liquid.
EMI2.8
The softening point ûv leu. resin composition a., ut be determined as follows. A sample of the resin composition, 1/8 inch (3.175 HW1.) Thick, was formed by molding and decoupling, into a 1/4 inch (6.350 µ: n) diameter disc. There is cct c11o-nt1l10n on a 1.late lacquer zt a rod bearing a weight of 1 Kg. And having a flat base covering the sample is lowered. The height of the
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
top of the rod is measured by an "Ames" amplifier mounted to indicate exactly 1 / 10,000 inch (0.0025 1 = uu).
Then an oil bath is made to rise so that 1 sample is completely immersed in. liquid paraffin.
The oil bath is heated so that the temperature rises at a speed of 50 ° / hour and the indications of the Ames amplifier are marked with respect to the temperature of the bath. The curve obtained is constituted by a straight line at the bass
EMI3.2
temperatures and by another straight line at high tel1l) eratures.
The temperatures corresponding to the intersection resulting from the extrapolation of these two straight lines are considered as
EMI3.3
softening point of ¯1-a resin composition.
To ensure uniform heating and cooling of the products in the inert liquid bath, it is generally not necessary to provide a suitable system for agitating and circulating the liquid, but strong currents of the liquid must not strike the products. At the same time, it is necessary to reduce by some suitable device the movement of the product in the bath, for example by grippers, so that they are not scratched by their friction against each other and against the walls of the container. enclosing the heating bath.
If the liquid has a density greater than that of
EMI3.4
products, it is necessary to fix them by means of suitable clamps so that they are completely immersed in the liquid. Care must be taken to avoid the establishment of additional tensions in the products by preventing, by means of clamps or similar devices, their movement.
The time at which all internal stresses have been removed from the transparent products by the heat treatment, in the case where the inert liquid is transparent, can be determined by passing rays of polarized light through the products and examining the light. emerging through
EMI3.5
a "Polar 01 de" disc or a nicol. The following example illustrates the invention without limiting it.
EXAMPLE
A circular biconvex lens was formed in a rough form having a diameter of 4 inches (110 mm), a maximum thickness of 1/2 inch (12.70 mm) and a circumferential bead of a width of. 1/2 inch (12.0 mm) and a thickness of 1/2
EMI3.6
inch (12.70 ituii), all from - a sheet of polymethyl methacrylate, 5/8 inch (15.11 m) thick, cast by the process described in UK Patent 1,450E3i75, This blank is grasped by its bead using pliers and immersed
EMI3.7
ge completely in a bath (the éà). cet,> 1> maintained in stirring which one heats to 110 C., and in which one has placed a metal plate so that violent currents of glycerol, coming from the stirrer,
do not hit the blank. After one hour the bath is allowed to cool at a rate not exceeding 6 ° C. per hour. When the bath has cooled to 25 ° C., the lens blank is removed, washed with water, dried thoroughly and the bead removed by turning. Examined under polarized light, the SI blank was found to be substantially free from internal stresses.
@