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EBAUCHES CREUSES OBTENUES PAR MOULAGE D'UNE COMPOSITION A BASE
DE FIBRES ET DE MATIERE PLASTIQUE FUSIBLE.
La présente invention concerne l'obtention d'ébauches moulées en creux à base de fibres et de résines ou d'autres substances plas- tiques, susceptibles d'être transformées par l'application de chaleur et de pression, en assiettes, plats, plateaux, tasses et autres ob- jets ayant un bord relevé ou de forme creuse, imperméables à l'eau, pratiquement incassables et réfractaires aux températures élevées.
Jusqu'à présent, on a utilisé pour le moulage d'objets creux de divers types des résines synthétiques, en particulier des résines phénoliques, insensibles à l'eau et résistant à la chaleur au-dessous de la température de décomposition, mais les objets ainsi fabriqués sont fragiles. On fabrique aussi des panneaux et des feuilles d'épais. seurs diverses en faisant adhérer par la chaleur et la pression une superposition de feuilles de papier imprégnées de telles résines.
Les feuilles de ce type et les objets obtenus par découpage de ces feuilles sont tenaces et résistent à la rupture grâce à leur teneur en fibres et ils sont plus ou moins résistants à la chaleur et à l'eau suivant leur teneur en résine, mais ils ne peuvent avoir qu' une forme plane ou cylindrique. Ces feuilles ne permettent pas l'ob- tention d'objets creux comportant sur leur périphérie un rebord suréle- vé, sans découper certainesparties.
Pendant le moulage, la composi- tion de moulage doit subir un fluage sous la pression des matrices et si cette composition de moulage contient des fibres, ce fluage déplace ou rompt les fibres et les sépare plus ou moins dans les ré-
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gions qui en sont affectées; il en résulte que les objets sont fai- bles et fragiles aux endroits où un fluage marqué s'est produit.Dans le cas de feuilles de papier imprégnées de résine, la distorsion dé- ohire les feuilles si elle dépasse une valeur très faible et est telle qu'elle exerce une tension sur les feuilles,ou elle les froisse et provoque des plis qui gênent le déplacement des matrices.
Bien que cet inconvénient soit moins sensible lorsqu'on utilise des feuilles de tissu imprégnées de résine, il n'en existe pas moins quoi- que à un degré moindre, et la profondeur des objets moulés à partir de feuilles superposées de tissu imprégné est limitée. Le prix élevé de ce produit en gène l'utilisation commerciale et en interdit l'em- ploi pour beaucoup d'applications.
Suivant la présente invention, on évite les inconvénients pré- cités et il devient possible, pour un:prix de revient faible, de mou- ler des objets creux, de profondeur quelconque, de structure homogè- ne, de résistance uniforme dans toute la masse,et qui sont imperméa- bles à l'eau:, quand la matière plastique incorporée à la composition de moulage est insoluble dans l'eau, et résistant à la chaleur au- dessous de la température de carbonisation quand la composition de moulage contient une résine thermo-durcissable.
On obtient ces résul- tats en préparant un mélange de fibres, d'une dispersion de résine ou d'une autre matière plastique appropriée et d'eau, ledit mélange ayant la consistance delà pâte à papier ou une consistance plus ou moins analogue, en façonnant le mélange de manière à former l'ébauche de l'objet pendant que le mélange est fluide et que les fibres peuvent se déplacer et s'orienter à la demande des dispositifs de façonnage, en éliminant ensuite l'eau du mélange constituant l'ébauche et, dans une dernière opération, en passant l'ébauche à la presse pour lui donner sa forme et ses dimensions définitives et en stabilisant la ré- sine du mélange par application de pression et de chaleur.
La présente invention concerne les ébauches d'objets creux à contours de révolution à base de fibres enchevêtrées (telles que cel- les utilisées en papeterie) et de particules dispersées de résine ou d'une autre matière plastique appropriée, susceptibles d'être pressées et transformées par l'application de pression et d'une chaleur suffi- sante pour fondrez la résine (et la durcir quand on utilise une résine
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thermo-durcissable) en objets denses, tenaces et imperméables à l'eau convenant aux besoins ordinaires.
Les objets envisagés suivant l'invention comportent des pa- rois latérales et un fond ou une paroi supérieure de structure et de composition pratiquement homogènes. on peut, faute d'un meilleur terme pour les désigner, les définir comme Otant délimités par des surfaces de révolution, c'est à dire engendrées par une ligne autre qu'une droite tournant autour d'un axe ou se déplaçant en @'appuyant constamment sur une ligne, autre qu'une droite, perpendiculaire à la génératrice.
Si l'on applique cette définition à l'objet repré- senté au dessin annexé, la génératrice est constituée par les seg- ments successifs b, d et e (fig.2) et le rayon du fond, la généra- trice tournant autour de l'axe géométrique de l'ébauche. toutefois, l'invention n'est pas limitée aux objets délimités par des surfaces de révolution, mais embrasse les objets de forme polygonale ou au- tre, régulière ou irrégulière, fermée ou ouverte. La génératrice peut être une courbe continue de rayon uniforme ou varié ou peut être constituée par une suocession de deux ou plusieurs segments droits ou curvilignes raccordés par des angles plus ou moins aigus ou des courbes. Les coupes d'un tel objet perpendiculaires à la direction du déplacement de la génératrice sont constituées par des lignes brisées.
Au dessin annexé:
La fig.l représente, en vue cavalière, une ébauche suivant l'invention destinée à être transformée, par application de pres- sion et de chaleur, en une assiette à dessert, ceci étant l'un des nombreux modes de réalisation de l'invention;
La fig.2 est une coupe diamétrale de l'ébauche représentée à la fig.1;
La fig. 3 représente en vue cavalière et la fig. 4 en coupe dia- métrale l'objet obtenu par application de chaleur et de pression, à partir de l'ébauche représentée aux figs 1 et 2.
Pour réaliser l'invention, on prépare une pâte de fibre et d'eau. On peut utiliser à cet effet toutes les fibres utilisées en papeterie, y compris les fibres courtes de bois moulu. On peut utili-
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de ser une pâte neuve, telle que la pâte de bois au sulfite ou un mélan- ge de fibres de bois moulu et de fibres au sulfite, ou des déchets de papier. De vieux journaux bien brassés dans de l'eau fournissent une pâte satisfaisante et très peu coûteuse.
On ajoute à la pâte de fibre une quantité appropriée de résine.
On peut utiliser une résine quelconque, sans s'écarter du principe et de la portée de l'invention, mais on préfère utiliser une résine synthétique thermodurcissable, telle qu'une résine formol-phénol, Plutôt qu'une résine thermoplastique. Toutefois, pour les objets non susceptibles d'être soumis à des températures assez élevées pour les ramollir, on peut utiliser des résines thermoplastiques.
La résine est ajoutée à la pâte dans la pile et pour obtenir et maintenir une dispersion uniforme de la résine dans la pâte, on préfè- re appliquer le procédé décrit dans le brevet américain N02.027.090 du 7 janvier 1936.
Suivant ce procédé, la résine très divisée est d'abord mélangée intimement avec une dispersion peu concentrée de fibres au sein d'un liquide formant un gel qui maintient en suspension les fibres disper- sées et les particules de résine et qui, après gélification et brassa- ge dans la pile, enrobe les particules de résine et les lie aux fi- bres isolées et aux faisceaux de fibres de sorte que, lorsqu'on les incorpore à la paie de fibre proprement dite, les particules de résine ne peuvent, en raison des fibres sur lesquelles elles sont fixées, se séparer de la dispersion ou être entrainées par l'eau qu'on élimine au moment oû la pâte est façonnée.
En résumé, le procédé suivant le bre- vet précité permet l'introduction de la résine en fines particules dans la pâte, un mélange et une dispersion uniforme de ces particules dans la masse fibreuse et la stabilité de la dispersion pendant l'ébau- chage de l'objet. Le procédé est décrit de manière complète dans le brevet précité. Toutefois, l'inventait pas limita à ce procédé de dispersion de la résine, et les ébauches moulées contenant une rési- ne incorporée de toute autre manière appropriée entrent dans le cadre de l'invention.
La teneur en résina peut varier dans une large étendue. On obtient des assiettes ou autres objets très satisfaisants avec des teneurs en résine allant, en poids, jusqu'à 40% du poids de la fibre sèche dans
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la pâte. Mais cette teneur peut varier entre un peu moins de 20% et un peu plus de 60% suivant la ténacité, la dureté, la résistance mé- canique et la résistance à l'eau et aux produits chimiques que doi- vent posséder les objets terminés.
La pâte est alors façonnée de façon à former l'ébauche de l'ob- jet désiré, d'épaisseur plus grande que celle de l'objet terminé, par dépôt sous aspiration sur ou dans un moule, par compression entre deux matrices; par injection dans une enceinte fermée de forme conve- nable comportant des trop-pleins appropriés,ou de toute autre maniè- re, c'est à dire qu'on peut utiliser tous les procédés déjà connus pour la fabrication d'objets en pâte de bois, ou tout autre procédé convenable.
Les formes et objets susceptibles d'être ainsi préparés comprennent tous ceux qui peuvent être moulés, appliqués sur ou dans un moule ou injectés dans un espace clos convenablement muni d'ori- fices et d'où l'ébauche peut être retirée quand on a éliminé une quantité d'eâu suffisante et que les fibres se sont feutrées assez solidement pour permettre les manipulations. Pour obtenir des objets dont les dimensions absolues et relatives exigent une armature ou dont l'emploi exige la fixation à des supports, on peut mouler la pâte en y noyant une armature appropriée. L'eau résiduelle est en- suite éliminée par évaporation.
On a décrit ci-dessus l'objet de l'invention. Il est constitué, dans ses multiples modes de réalisation, par un article manufacturé qui peut être vendu ou expédié à des industriels en vue d'un traite- ment ultérieur comportant l'application de pression et de chaleur.
Pour ce traitement, l'ébauche est placée entre des matrices à surfa- ces lisses et de forme complémentaire de celle de l'objet terminé et elle est soumise à une pression et une chaleur suffisantes pour com- primer les fibres et cuire la résine. L'ébauche de structure lâche peut ainsi être comprimée au tiers environ de son épaisseur primitive.
Etant donné qu'en raison des difficultés d'élimination de l'eau dans des masses très épaisses, l'épaisseur de l'ébauche est limitée à une certaine valeur, il peut être désirable, dans de nombreux cas, de su- perposer deux ou plusieurs ébauches dans le moule définitif pour que l'objet terminé ait l'épaisseur et la densité désirées. Sous l'action de la chaleur et de la pression, la résine fond, s'écoule et emplit
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les interstices entre les fibres et forme une pellicule sur la surfa- ce de l'objet. Quand on presse ensemble deux ou plusieurs ébauches, la pellicule superficielle ainsi formée assure la liaison des surfa- ces adjacentes et permet d'obtenir un objet d'une seule pièce.
Dans certains cas, il est désirable d'appliquer une couche de résine pulvérulente ou liquide sur les surfaces de l'ébauche avant le moulage définitif de maniàre à noyer les fibres qui peuvent faire saillie à la surface et à rendre celle-ci plus lisse. On peut, en même temps, appliquer une matière colorante sur cette surface et aug- menter Ainsi l'effet décoratif.
La forme de l'ébauche est si voisine de celle des matrices uti- lisées pour le moulage définitif qu'il ne se produit pratiquement pas de déplacement de fibres dans la masse et que le seul changement ap- préciable est la réduction de l'épaisseur de l'objet. La structura et la direction des fibres ne sont pas modifiées, les fibres étant seule- ment rapprochées les unes des autres. Toutefois, de petites modifioa- tions de forme, telles que la nervure a (fig.4) et les zones distino- tes représentées en b et c, peuvent être apportées, lors du moulage définitif, à l'ébauche, et les angles., tels que les angles d et e, entre les surfaces adjacentes peuvent être avivés sans que les fibres se déplacent et se rompent.
L'objet terminé contient donc des fibres dont les positions re- latives ne sont pas modifiéeà par le moulage définitif, si ce n'est pour être rapprochées les unes des autres, et qui sont restées entiè- res et aussi résistantes que dans l'ébauche. L'objet ne se brise pas par un choc ou d'autres accidents qui provoquent si souvent le bris du verre ou de la porcelaine. on peut, dans le briser ou l'ébrécher, le laisser tomber sur un sol dur ou le heurter contre le bord d'un évier. On peut, sans l'abimer, le laver à l'eau chaude de manière ha- bituelle et le stériliser à l'eau bouillante. Quand on utilise une résine thermodurcissable,, il peut impunément supporter de hautes tem- pératures comprises entre celle de l'eau bouillante et celle où la décomposition de la résine et des fibres commence.
Le mode de réalisation représenté au dessin est constitué par une assiette à dessert pour un service de table. Mais il est bien entendu qu'on peut, de la même manière, fabriquer des assiettes et des plats
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de toutes les dimensions et de toutes les formes, des tasses et des soucoupes, des plats à légumes, des plateaux, etc... tous ces objets devant être compris sous l'appellation générale d'objet en forme de plat.
REVENDICATIONS.
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1. Un objet en pulpe moulée, de forme creuse, à surfaces de révolution ou polygonales, tel qu'un plat, caractérisé par une masse fl é1---1 fibreuse feutrée, ltche et compressible, moulée en matrice dans cette #######forme à partir d'une suspension dans l'eau de fibres et de particules de matière plastique entremêlées, réparties d'une manière sensible- ment uniforme parmi les fibres.
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HOLLOW BLOCKS OBTAINED BY MOLDING OF A BASED COMPOSITION
OF FIBERS AND FUSIBLE PLASTIC MATERIAL.
The present invention relates to the production of hollow molded blanks based on fibers and resins or other plastic substances, capable of being transformed by the application of heat and pressure, into plates, dishes, trays. , cups and other articles having a raised or hollow rim, impervious to water, practically unbreakable and refractory to high temperatures.
Heretofore, synthetic resins, especially phenolic resins, insensitive to water and heat resistant below the decomposition temperature, have been used for the molding of hollow articles of various types, but the articles thus manufactured are fragile. We also make thick panels and sheets. various sours by adhering by heat and pressure a superposition of sheets of paper impregnated with such resins.
Sheets of this type and articles obtained by cutting these sheets are tenacious and resist breaking thanks to their fiber content and they are more or less resistant to heat and water depending on their resin content, but they can only have a planar or cylindrical shape. These sheets do not make it possible to obtain hollow objects having a raised rim on their periphery, without cutting certain parts.
During molding, the molding composition must undergo creep under the pressure of the dies and if this molding composition contains fibers, this creep displaces or breaks the fibers and separates them more or less in the re-.
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regions affected by it; as a result, the objects are weak and brittle where marked creep has occurred. In the case of resin-impregnated paper sheets, the distortion will loosen the sheets if it exceeds a very low value and is such that it exerts a tension on the sheets, or it crumples them and causes folds which hamper the movement of the dies.
Although this drawback is less noticeable when using resin impregnated fabric sheets, there is nevertheless something to a lesser degree, and the depth of articles molded from overlapping sheets of impregnated fabric is limited. . The high price of this product hinders commercial use and prohibits its use for many applications.
According to the present invention, the aforementioned drawbacks are avoided and it becomes possible, for a low cost price, to mold hollow objects of any depth, of homogeneous structure, of uniform resistance throughout the mass. , and which are impermeable to water :, when the plastic material incorporated in the molding composition is insoluble in water, and resistant to heat below the carbonization temperature when the molding composition contains a thermosetting resin.
These results are obtained by preparing a mixture of fibers, a dispersion of resin or other suitable plastic material and water, said mixture having the consistency of pulp or a more or less similar consistency, by shaping the mixture so as to form the blank of the object while the mixture is fluid and the fibers can move and orient at the request of the shapers, then removing water from the mixture constituting the blank and, in a final operation, passing the blank through the press to give it its final shape and dimensions and stabilizing the resin of the mixture by applying pressure and heat.
The present invention relates to blanks for hollow objects with contours of revolution based on entangled fibers (such as those used in stationery) and dispersed particles of resin or of another suitable plastic material, capable of being pressed and transformed by the application of pressure and heat sufficient to melt the resin (and harden it when using a resin
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thermosetting) into dense, stubborn and waterproof objects suitable for ordinary needs.
The objects envisaged according to the invention comprise side walls and a bottom or an upper wall of substantially homogeneous structure and composition. we can, for lack of a better term to designate them, define them as being delimited by surfaces of revolution, that is to say generated by a line other than a straight line rotating around an axis or moving in @ ' constantly pressing on a line, other than a straight line, perpendicular to the generator.
If we apply this definition to the object shown in the appended drawing, the generator is made up of the successive segments b, d and e (fig. 2) and the bottom radius, the generator rotating around of the geometric axis of the blank. however, the invention is not limited to objects delimited by surfaces of revolution, but embraces objects of polygonal or other shape, regular or irregular, closed or open. The generator can be a continuous curve of uniform or varied radius or can be formed by a succession of two or more straight or curvilinear segments connected by more or less acute angles or curves. The sections of such an object perpendicular to the direction of movement of the generator are formed by broken lines.
In the attached drawing:
FIG. 1 shows, in an isometric view, a blank according to the invention intended to be transformed, by application of pressure and heat, into a dessert plate, this being one of the many embodiments of the invention;
Fig.2 is a diametral section of the blank shown in Fig.1;
Fig. 3 is an isometric view and FIG. 4 in diametral section the object obtained by application of heat and pressure, from the blank shown in Figs 1 and 2.
To carry out the invention, a paste of fiber and water is prepared. All the fibers used in paper making can be used for this purpose, including the short fibers of ground wood. We can use
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to be a new pulp, such as sulphite wood pulp or a mixture of ground wood fibers and sulphite fibers, or waste paper. Old newspapers well stirred in water provide a satisfactory and very inexpensive paste.
An appropriate amount of resin is added to the fiber paste.
Any resin can be used without departing from the principle and scope of the invention, but it is preferred to use a thermosetting synthetic resin, such as a formalin-phenol resin, rather than a thermoplastic resin. However, for objects not susceptible to being subjected to temperatures high enough to soften them, thermoplastic resins can be used.
The resin is added to the paste in the stack and in order to obtain and maintain a uniform dispersion of the resin in the paste, it is preferred to apply the method described in US Patent No. 02,027,090 of January 7, 1936.
According to this process, the very divided resin is first intimately mixed with a weakly concentrated dispersion of fibers in a liquid forming a gel which keeps the dispersed fibers and the resin particles in suspension and which, after gelation and brewing in the stack, coats the resin particles and binds them to the insulated fibers and fiber bundles so that when incorporated into the actual fiber pay, the resin particles cannot, in due to the fibers on which they are attached, separate from the dispersion or be entrained by the water that is removed when the dough is shaped.
In summary, the process according to the aforementioned patent allows the introduction of the resin in fine particles into the paste, a mixture and a uniform dispersion of these particles in the fibrous mass and the stability of the dispersion during roughing. of the object. The process is fully described in the aforementioned patent. However, the invention was not limited to this method of dispersing the resin, and molded blanks containing a resin incorporated in any other suitable manner are within the scope of the invention.
The resin content can vary over a wide range. Very satisfactory plates or other objects are obtained with resin contents ranging, by weight, up to 40% of the weight of the dry fiber in
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dough. But this content can vary between a little less than 20% and a little more than 60% according to the tenacity, the hardness, the mechanical resistance and the resistance to water and to chemicals that the finished articles must possess. .
The paste is then shaped so as to form the blank of the desired object, of greater thickness than that of the finished object, by deposition under suction on or in a mold, by compression between two dies; by injection into a suitably shaped closed chamber comprising appropriate overflows, or in any other way, that is to say that all of the already known methods can be used for the manufacture of clay objects. wood, or any other suitable process.
The forms and articles capable of being so prepared include all those which can be molded, applied to or in a mold or injected into an enclosed space suitably provided with orifices and from which the blank can be removed when one has removed a sufficient amount of water and that the fibers are felted firmly enough to allow handling. To obtain objects whose absolute and relative dimensions require reinforcement or whose use requires attachment to supports, the dough can be molded by embedding a suitable reinforcement in it. The residual water is then removed by evaporation.
The object of the invention has been described above. It is, in its many embodiments, a manufactured article which can be sold or shipped to manufacturers for further processing involving the application of pressure and heat.
For this treatment, the blank is placed between dies with smooth surfaces and of complementary shape to that of the finished article and it is subjected to a pressure and a heat sufficient to compress the fibers and to cure the resin. The loose structure blank can thus be compressed to about a third of its original thickness.
Since, owing to the difficulties of removing water from very thick masses, the thickness of the blank is limited to a certain value, it may be desirable in many cases to overlap two or several blanks in the final mold so that the finished object has the desired thickness and density. Under the action of heat and pressure, the resin melts, flows and fills
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the interstices between the fibers and forms a film on the surface of the object. When two or more blanks are pressed together, the surface film thus formed binds the adjacent surfaces together and provides a one-piece article.
In some cases, it is desirable to apply a layer of powdery or liquid resin to the surfaces of the preform before final molding so as to embed any fibers which may protrude from the surface and make the surface smoother. At the same time, it is possible to apply a coloring matter to this surface and thus increase the decorative effect.
The shape of the blank is so similar to that of the dies used for the final molding that hardly any displacement of fibers occurs in the mass and the only appreciable change is the reduction in thickness. of the object. The structure and direction of the fibers are not changed, the fibers only being brought together. However, small modifications of form, such as the rib a (fig. 4) and the distinct zones represented in b and c, can be made, during the final molding, to the blank, and the angles. , such as angles d and e, between adjacent surfaces can be sharpened without the fibers moving and breaking.
The finished article therefore contains fibers, the relative positions of which are not changed by the final molding, except to be brought together, and which have remained whole and as strong as in the draft. The object does not shatter by impact or other accidents that so often cause glass or porcelain to break. it can be broken or chipped, dropped on hard ground or knocked against the edge of a sink. It can be washed in hot water in the usual way without damaging it and sterilized in boiling water. When a thermosetting resin is used, it can withstand high temperatures between that of boiling water and that where decomposition of the resin and fibers begins with impunity.
The embodiment shown in the drawing consists of a dessert plate for a table service. But it is understood that we can, in the same way, make plates and dishes
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of all sizes and shapes, cups and saucers, vegetable dishes, trays, etc ... all these objects to be understood under the general name of object in the form of a dish.
CLAIMS.
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1. An object in molded pulp, of hollow shape, with surfaces of revolution or polygonal, such as a dish, characterized by a flexible, felted fibrous mass, loose and compressible, molded in a die in this ### #### forms from a suspension in water of fibers and intermingled plastic particles distributed in a substantially uniform manner among the fibers.