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PROCEDE DE FABRICATION DE CORPS CELLULAIRES DE FORME INALTERABLE.
Les corps cellulaires à cellules fermées, en matières thermoplastiques et élastomères, se-modifient plus ou moins à la suite d'un usage un peu prolongé ou quand on les garde en magasin un certain temps à la temperature ordinaire ou à température élevée, et cela parce qu'il se produit un retrait avec le temps. C'est ainsi que dans une pièce cellulaire- de préférence molle, préparée,, par exemple à partir de masses à base de chlorure polyvinylique, le retrait peut atteindre, en cas de mise en magasin prolongée ou d'utilisation prolongée, 10% et davantage et même jusqu'à 25% (vieillissement naturel).
Ce retrait peut sans doute être attribué avant- tout au fait que lors de la fabrication de la pièce ou du corps cellulaire il se forme des tensions élastiques dans les parais des cellules, sous l'action de la dilatation due à l'échauffement dit gaz enfermé dans les cellules, et sous la pression de ce gaz. Ces tensions ont naturellement tendance à réduire le volume des cellules et à en expulser le gaz qui y est enfermé. Or-, les gaz enfermés dans les cellules des corps cellulaires connus, comme par exemple l'azote ou l'air, ne sont à même de diffuser à.travers les parois des cellules que difficilement à la température ordinaire. Toutefois, les parois des cellules ne sont pas. tout à fait étanches, de sorte qu'on peut admettre qu'il se produit une perte de gaz dans les cellules avec le temps.
La tension des parois des cellules diminue par conséquent, ce qui conduit à des déformations, en particulier au retrait précité des-corps cellulaires.
Par suite de ces déformations, les corps cellulaires fabriqués jusqu'à présent ne sont pas stables et ils ne conservent pas leurs dimensions Pour de nombreux domaines d'application, un retrait se produisant après coup n'a pas grande-importance. Toutefois, pour des domaines d'application importants comme les dalles pour planchers, les revêtements des murs ou parois; les semelles de chaussures et autres objets, il est indispensable que
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les corps cellulaires mis sur le marché à l'état terminé conservent de fa- çon durable leur forme ou leurs dimensions, par exemple en vue de la mise en place ou pose ultérieure sous la forme de plaques suivant'des dimensions définies ou d'autres applications.
Cependant, on n'est pas encore parvenu, jusqu'ici, à cause de ce retrait, à fabriquer des plaques pour ces applica- tions en caoutchouc cellulaire ou en matières thermoplastiques ou élastomères sous la forme de corps cellulaires à cellules fermées.
Le présent procédé est relatif à la fabrication de corps cel- lulaires à cellules fermées qui conservent leurs dimensions et cela en par- ticulier à partir de corps cellulaires contenant un plastifiant et tels qu'on les obtient dans la fabrication normale, et qui, par conséquent, sont en totalité ou dans une large mesure parvenus à leur forme définitive ou dilatés. Le procédé consiste, selon la présente invention, en ce que l'on soumet les corps cellulaires à un traitement par la chaleur pendant un - temps relativement court, de sorte qu'après le refroidissement, par exem- ple lors de leur mise en magasin et lors de leur utilisation, ils ne présen- tent plus de déformations se produisant après-coup comme il s'en présente- rait autrement de façon spontanée et nuisible au bout d'un temps prolongé avec ces corps cellulaires.
L'expression "pendant un temps relativement court"..doit s'entendre, par rapport aux intervalles de temps longs que de- mande le vieillissement naturel qui ne se termine,qu'après des mois ou des années, comme désignant un temps d'une durée sensiblement moindre, égale par exemple à quelques minutes ou heures ou quelques jours. On con- state qu'après le traitement par la chaleur et le refroidissement consé- eutif des corps cellulaires, il ne se produit plus, dans ces derniers,'de déformations appréciables, notamment de phénomènes de retrait. Il est probable que cela doit être attribué au fait que la pression du gaz se trouve réduite et qu'elle ne produit plus de tensions, de sorte que les cellules n'ont pratiquement plus tendance à se déformer avec le temps.
Il est avantageux d'effectuer le traitement thermique des corps cellulaires dont on part au moins à des températures auxquelles l'état élas- tique souple des masses commence à faire place à l'état plastique (état où la matière est dépourvue de son aptitude à l'allongement élastique), c'est- à-dire à des températures comprises entre un point situé plus ou moins loin en-dessous de la limite supérieure d'écoulement et le voisinage même de cette limite (Houwink). Dans le cas du chlorure de polyvinyle conte- nant un plastifiant, cet intervalle de température est compris en général par exemple entre 105 et 140 C environ.
Dans de nombreux cas, il sera avantageux, suivant la structu- re du corps cellulaire dont on part, suivant la pression du gaz et la com- position de ce corps, de même que la structure finale désirée, qui sera d' une dureté variable, d'une- élasticité différente et d'autres caractéristiques diverses, de soumettre les corps cellulaires au-traitement thermique à des températures élevées de telle sorte et d'une durée telle qu'ils perdent ai moins une partie du gaz occlus dans les cellules avec abaissement de la pression. Ce cas est le plus fréquent, car,les corps dont on part con- tiennent en général après la dilatation un gaz diffusant difficilement qui se trouve sous une surpression considérable dans les cellules.
Cependant cette possibilité de laisser sortir par diffusion à température élevée uns partie du gaz des cellules ne constitue pas une condition absolument néces- saire pour le procédé indiqué ci-dessus du traitement par la chaleur en vue du vieillissement dit artificiel. Bien au contraire, il est probable que le traitement par la chaleur provoque également par lui-même, en particu- lier quand il a lieu au voisinage de la limite supérieure d'écoulement, et par suite de l'allongement, déjà une réduction considérable ou même une disparition des tensions élastiques dues au procédé de fabrication.
La température élevée de traitement précitée à laquelle le gaz occlus s'échappe plus où moins par diffusion peut, le cas .échéant, se trouver en totalité dans la zone de plasticité de la matière, par exemple, dans le cas du chlorure de polyvinyle, entre 140 et 180 C. Le traitement
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par la chaleur doit simplement se faire avec précaution et rester un peu en-dessous de la température à laquelle la structure cellulaire du . corps disparaîtrait ou serait altérée.
La température qui convient exactement dans chaque cas particulier dépend, naturellement, de la nature et de la composition de la matière et en particulier de la quantité du plastifiant qu'on lui a ajouté ainsi que de la structure du corps cellulaire et du gaz occlus dans les cellules, mais on peut sans difficulté la déterminer dans chaque cas particulier d'après les indications données ci-dessus.
Le traitement par la chaleur peut se faire de n'importe quelle manière quelconque, pourvu que cette manière conduise au but qui est de faire passer le corps cellulaire à un état dans lequel il conserve sa forme. Les considérations théoriques qui ont été exposées à ce propos pour expliquer les différents phénomènes qui s'accomplissent ne sont pas encore entièrement au point. Elles peuvent contribuer à la compréhension du procédé, mais elles ne conduisent pas à une définition exacte de ce dernier.
Ce qui est essentiel dans tous ces cas, c'est, d'une part, que les parois des cellules ne doivent pas subir de la part du gaz encore occlus, par la dilatation provoquée par le traitement par la chaleur, une contrain- te allant jusqu'à la rupture, et, d'autre part, que les tensions qui existent dans le corps cellulaire dont on est parti, et qui peuvent donner lieu à des déformations, soient supprimées.
Dans les cas où une partie du gaz occlus doit être éliminée des cellules malgré la résistance qu'il offre à la température ordinaire à la diffusion à travers les parois des cellules, il importe que le traitement par la chaleur soit fait à des températures telles et pendant des temps d'une durée telle que la perméabilité des parois des cellules soit suffisante également avec de tels gaz diffusant difficilement pour que le refroidissement ramène la pression des gaz à la valeur nécessaire.
Les corps cellulaires sont souvent revêtus, du fait de leur procédé de fabrication, d'une pellicule extérieure dense qui pourrait empêcher la diffusion même à température élevée. Dans ces cas, il est avantageux d'enlever cette pellicule, avant le traitement par la chaleur, au couteau ou d'une façon analogue, pour faciliter la diffusion des gaz.
La forme de réalisation la plus simple de l'invention consiste en un échauffement prolongé du corps cellulaire à traiter, échauffement effectué aux températures élevées précitées, par exemple par mise en place du . corps cellulaire dans une étuve. Le corps cellulaire se dilate tout d'abord progressivement et peut ensuite se contracter par abandon d'une partie du gaz qu'il contient. Lors du refroidissement, son volume diminue plus ou moins et les tensions élastiques des parois des cellules sont alors réduites ou entièrement supprimées. De cette façon le corps cellulaire a passé à l'état stable désiré dans lequel il conserve sa forme.
La durée du traitement par la chaleur dépend de¯la structure du corps cellulaire et de la nature ainsi que de la composition de la matière et de sa teneur, en particulier, en plastifiant. En général, on procède au traitement par la chaleur pendant quelques heures au moins, par exemple une à quatre heures. Mais, dans certains cas, par exemple avec les corps eellulaires à parois très épaisses,le traitement peut être prolongé davantage, par exemple atteindre 6 à 24 heures et davantage.
Pour ce qui est de la température de traitement, c'est ce qui a été dit ci-dessus qui s'applique, et on peut déterminer cette température dans chaque cas particulier, c'est-à-dire pour des corps cellulaires initiaux déterminés-, à l'aide d'un essai préalable simple.
Dans beaucoup de cas, il sera avantageux d'effectuer le traitement par la chaleur directement à la suite de la dernière phase de son processus de fabrication.'
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Une autre forme d'exécution de l'invention consiste à exposer le corps cellulaire pendant quelques temps à un vide pendant le traitement par la chaleur. Par ce moyen, on peut réduire la durée et la température du traitement par la chaleur.
Cette manière d'opérer peut être appliquée avec avantage à des corps cellulaires à parois de cellules minces et dans ces cas il peut suf- fire éventuellement d'une température d'environ 100 C pour le traitement par la chaleur. Le corps cellulaire se dilate fortement au cours de ce traitement, atteignant par exemple entre deux et six fois son volume. lors de la suppression du vide et du refroidissement, il se contracte de nouveau. En général, un traitement par le vide de quelques minutes seulement fournit déjà le résultat voulu, par exemple avec les masses contenant du chlorure polyvinylique. Toutefois, dans ce cas également, la durée néces- saire du traitement par le vide dépend, ainsi que cela a été exposé ci- dessus, de la nature du corps cellulaire.
Suivant le genre et la grandeur du corps cellulaire, il peut aussi être avantageux de soumettre 'ce corps avant l'introduction dans le vide à un traitement par la chaleur dans le sens ci-dessus exposé et à la pression ordinaire. Il peut alors être éven- tuellement superflu de continuer de faire apport de chaleur lors du trai- tement par le vide ou de prévoir une température plus élevée lorsque le :corps est encore chaud du fait du traitement préalable.
Une autre forme d'exécution du procédé selon l'invention con- siste enfin à traiter les corps cellulaires, dont le gaz qu'ils contien- nent est formé par de l'azote ou un- autre gaz diffusant difficilement, comme l'air, l'oxygène ou l'argon, lorsque le dit corps est à l'état plasti- que commençant ou nettement à l'état plastique et à une température élevée par un gaz ou une vapeur qui diffuse à travers les parois des cellules plus rapidement et plus facilement que le gaz occlus. Ce gaz, qui diffuse en général plus facilement, comme par exemple l'hydrogène ou l'anhydride car- bonique, pénètre alors dans les cellules par diffusion suivant la valeur de sa pression et élève la pression gazeuse dans les cellules de la valeur de sa pression partielle, de sorte que le corps cellulaire se dilate encore davantage.
Dans ce cas, on laisse le corps cellulaire se dilater, au cours du traitement par la chaleur et le gaz, jusqu'à ce que son volume ait aug- menté considérablement, par exemple de 30 à 50%. Lors de la suppression de l'atmosphère extérieure formée par le gaz qui diffuse facilement, le corps cellulaire revient à un volume moindre, car le gaz qui diffuse facile- ment sort de nouveau des cellules par diffusion, de sorte que ces derniè- res perdent les tensions qui ont donné lieu à des déformations.
On peut aussi procéder au traitement par la chaleur en lais- sant le corps cellulaire se dilater d'abord et en le fixant à l'état dila- té. Dans le cas, par exemple, d'élastomères, on peut obtenir ce résultat par exemple en durcissant les parois des cellules à l'aide de procédés chi- miques connus par eux-mêmes, comme par exemple la vulcanisation, de telle sorte qu'elles ne suivent plus la contraction du gaz lors du refroidisse- ment . On peut aussi réchauffer le corps cellulaire dans un moule fermé mais perméable aux gaz,de telle sorte qu'il ne puisse pas se dilater ou ne puisse se dilater que jusqu'à atteindre une dimension déterminée.
Le moule est perméable aux gaz, c'est-à-dire qu'il contient des ouvertures, des trous ou des fentes d'où le gaz qui sort par diffusion sous l'effet de l'échauffement peut s'échapper. Le corps cellulaire enfermé dans le moule abandonne par conséquent à ce moment sous l'action du traitement par la chaleur une partie du gaz qu'il contient et fournit après le refroidis- sement un produit de forme stable.
Si les corps cellulaires se composent par exemple de matières synthétiques contenant du chlorure de polyvinyle ou de matières synthéti- ques analogues, on met souvent ces matières en oeuvre lors de la fabrica- tion des corps cellulaires initiaux, avec ce qu'on appelle des plastifiants ou produits de gonflement ou solvants volatils, c'est-à-dire avec des plas- tifiants qui sont volatils dès la température ordinaire ou à température
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peu élevée. On peut citer comme plastifiants et solvants de ce genre par exemple pour le chlorure de polyvinyle, le benzène chloré, le butanol, le tétrahydrofurane, la méthyl-éthyl-cétone, etc... Grâce à l'addition de tels solvants ou plastifiants, on peut mieux faire dilater les corps cel- lulaires pour une même ,quantité de gaz agissant dans ce sens.
La résistance opposée à la dilatation est alors, en effet, d'autant plus faible que la teneur en solvant ou en plastifiant est plus grande. On chasse ensuite les agents volatils lors de l'opération de dilatation ou après cette opération, et on peut réduire ou faire disparaître par ce moyen un degré de molesse sou- vent nuisible du corps cellulaire. Dans les corps cellulaires fabriqués suivant ce mode opératoire, le traitement par la chaleur assure alors selon la présente invention en même temps l'expulsion des fractions de plasti- fiants volatils qui subsistent éventuellement.
Il est connu de chasser, dans la fabrication des corps cellulai- res qui contiennent des plastifiants volatils qui s'échappent en général dès la dilatation, des restes des plastifiants volatils à température peu élevée. Les températures et durées appliquées à cette occasion ne suffisent pas, toutefois, pour assurer le vieillissement artificiel recherché en l'es- pèce. Cependant, lors du traitement par la chaleur selon la présente inven- tion, les restes sont chassés, bien entendu, en même temps et encore plus efficacement et plus rapidement.
Par corps cellulaires terminés dont on part ou initiaux, il faut entendre, au regard du procédé selon la présente invention, seulement et uniquement des corps cellulaires dont la dilatation est terminée et dans lesquels le proc essus de fabrication est terminé, par conséquent des corps dans lesquels les plastifiants volatils précités et nuisibles dans le pro- duit final ont été sensiblement éliminés ou se sont échappés d'eux-mêmes.
Ce n'est que dans le cas exceptionnel précité qu'on peut aussi envisager, comme corps cellulaires dont on part, des corps qui contiennent encore des restes de plastifiants volatils.
Les corps cellulaires utilisés comme matière première peuvent être fabriqués de n'importe quèlle manière, pourvu- qu'ils forment des cel- lules fermées. Un procédé -qui convient particulièrement bien, c'est le procédé pour corps cellulaires d'un poids volumétrique inférieur à 0,4.
Le corps cellulaire peut être exécuté en n'importe laquelle des matières thermoplastiques traitée selon les conditions opératoires précitées, ou en n'importe quel élastomère, ou à la fois en l'une des dites matières et en l'un des élastomères, autrement dit, pratiquement, en tout thermoplaste ou élastomère dilatable ou susceptible de fluer chaud, comme par exemple le caoutchouc, les matières à base de chlorure de polyvinyle, les mélanges à base de polystyrolène et autres compositions appropriées de matières syn- thétiques.
Les corps cellulaires stabilisés selon la'présente invention ne présentent plus de retrait appréciable même, par un fait surprenant, quand on les met en usage aussi longtemps que l'on veut et même quand le degré de souplesse est élevé. C'est ainsi qu'on parvient à fabriquer-par exemple des.corps cellulaires qui présentent un retrait de vieillissement d'un pour cent au maximum et souvent même ne présentent aucun retrait me- surable, quelle que soit la durée de leur conservation en magasin ou de leur utilisation Par suite de leur bonne aptitude à conserver leurs dimensions, les corps cellulaires stabilisés peuvent être envisagés pour des domaines d'application intéressants et avantageux à divers égards, com- me par exemple comme produits de capitonnages comme dalles pour les sols, comme produits isolants,
contre la chaleur ou insonores ou à la fois calorifuges et insonores, pour les isolements électriques, eomme cales d'a- mortissement, comme semelles de chaussures, etc...
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Exemples d'exécution.
1 - On utilise un corps cellulaire à cellules fermées en chlo- rure de polyvinyle et dioctyle-phtalate dans la proportion de 50/50, dans lesquels la dilatation a été effectuée après la dissolution d'azote ga- zeux dans les masses par compression, gélification et refroidissement de ces masses d'une manière connue.
Le corps cellulaire préparé de cette façon et dont la dilata- tion est terminée a un poids spécifique d'environ 0,07 g/cm3; à environ 100 à 110 C, il commence à perdre son élasticité et à devenir plastique. D'a- près la présente invention, on le fait chauffer dans une étuve pendant 2 à 4 heures par exemple à des températures d'environ 100 à 110 C, ce qui a pour effet qu'il commence par se dilater, à la suite de quoi il prend plus ou moins un peu de retrait lorsque le traitement par la chaleur con- tinue. Ensuite, on le laisse refroidit jusqu'à' la température normale.
On obtient un corps cellulaire d'un poids spécifique d'environ 0,10 g/cm3.
Le corps cellulaire conserve dans une large mesure sa forme et ne présente, même quand on élève la température, aucun phénomène de retrait appréciable.
Ce produit peut être utilisé pour la-fabrication de matelas, de coussins, etc...
2 - On utilise, pour en élaborer, d'une manière connue, des corps cellulaires à cellules fermées, un mélange de 60 parties en poids, de chlo- rure de polyvinyle et de 40 parties en poids, d'un plastifiant, par exemple de tricrésylphosphate, avec 15 parties, en poids, d'un composé amino-azoï- que dégageant du gaz par dissociation, comme le diazo-amino-benzène. Le corps cellulaire terminé dans lequel la résistance élastique à l'allonge- ment cesse également de 100 à 110 C environ, est mis, après extraction du moule ou du four où en provoquerait sa dilatation par échauffement, dans une chambre dans laquelle règne le vide.
Dans cette chambre, on expose le corps cellulaire, ou bien en même temps une série de corps cellulaires de ce gen- re, pendant quelques minutes à une température d'environ 100 C et à un vide d'environ 100 mmo de hauteur d'eau, ce qui a pour effet que le- corps cellu- laire se dilate formetent,. Ensuite, on supprime le vide et on laisse le corps se refroidir, tandis qu'il revient à peu près à ses dimensions pri- mitives. On obtient un produit final conservant. à un degré élevé ses dimen- sions et présentant une grande stabilité, qu'on peut utiliser par exemple comme capitonnage pour les meubles et objets analogues ou bien pour des éléments de capitonnage complets terminés.
3 - On prépare un corps cellulaire selon l'exemple 1 en par- tant d'un mélange de 60 parties en poids, de chlorure de polyvinyle et de 40 parties en poids, de dioctylphtalate avec 20 parties en poids, de méthyl-éthyl-cétone à titre de plastifiant volatil. On porte ensuite le corps cellulaire pendant 3 à 4 heures de 100 à 110 C, ce qui a pour effet qu'il commence par se dilater, à la suite de quoi son volume diminue de nouveau. Le produit obtenu de cette façon a une grande stabilité de forme même quand il a été coupé en morceaux et il convient en conséquence à de, nombreuses applications.
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METHOD FOR MANUFACTURING CELLULAR BODIES OF INALTERABLE SHAPE.
Closed-cell cell bodies, made of thermoplastics and elastomers, change to a greater or lesser extent after prolonged use or when they are kept in store for a certain time at ordinary temperature or at elevated temperature, and that because shrinkage occurs over time. Thus, in a cellular part - preferably soft, prepared, for example from masses based on polyvinyl chloride, the shrinkage can reach, in the event of prolonged storage or prolonged use, 10% and more and even up to 25% (natural aging).
This shrinkage can undoubtedly be attributed above all to the fact that during the manufacture of the part or the cell body, elastic tensions are formed in the walls of the cells, under the action of the expansion due to the so-called gas heating. locked in the cells, and under the pressure of this gas. These tensions naturally tend to reduce the volume of the cells and to expel the gas which is locked in them. However, the gases trapped in the cells of known cellular bodies, such as for example nitrogen or air, are only able to diffuse through the walls of the cells with difficulty at ordinary temperature. However, the cell walls are not. completely sealed, so that it can be assumed that there is a loss of gas in the cells over time.
The tension of the cell walls consequently decreases, which leads to deformations, in particular to the aforementioned shrinkage of the cell bodies.
As a result of these deformations, the cell bodies manufactured so far are not stable and they do not retain their dimensions. For many fields of application, shrinkage occurring after the fact is not of great importance. However, for important fields of application such as slabs for floors, wall or wall coverings; soles of shoes and other objects, it is essential that
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cell bodies placed on the market in the finished state retain their shape or dimensions in a durable manner, for example with a view to subsequent placement or laying in the form of plates of defined dimensions or other applications.
However, heretofore, because of this shrinkage, it has not yet been achieved to manufacture plates for these applications of cellular rubber or thermoplastics or elastomers in the form of closed cell cell bodies.
The present process relates to the manufacture of cell bodies with closed cells which retain their dimensions and this in particular from cell bodies containing a plasticizer and as obtained in normal manufacture, and which, by therefore, are wholly or to a large extent reached their final form or dilated. The method according to the present invention consists in subjecting the cell bodies to heat treatment for a relatively short time, so that after cooling, for example when placing them in storage. and when in use, they no longer exhibit deformations occurring after the fact as would otherwise occur spontaneously and detrimentally after a prolonged time with these cell bodies.
The expression "for a relatively short time" ... should be understood, in relation to the long time intervals required by natural aging which only ends after months or years, as designating a period of time. 'a significantly shorter duration, for example equal to a few minutes or hours or a few days. It is found that after the heat treatment and the subsequent cooling of the cell bodies, no appreciable deformations, especially shrinkage phenomena, occur in the latter. It is likely that this must be attributed to the fact that the gas pressure is reduced and no longer produces tensions, so that the cells hardly tend to deform over time.
It is advantageous to carry out the heat treatment of the cell bodies from which one starts at least at temperatures at which the flexible elastic state of the masses begins to give way to the plastic state (a state in which the material lacks its capacity to elastic elongation), that is to say at temperatures between a point more or less far below the upper limit of flow and the very vicinity of this limit (Houwink). In the case of polyvinyl chloride containing a plasticizer, this temperature range is generally for example between 105 and 140 ° C. approximately.
In many cases it will be advantageous, depending on the structure of the cell body from which one starts, depending on the pressure of the gas and the composition of this body, as well as the desired final structure, which will be of varying hardness. , of different elasticity and other various characteristics, to subject the cell bodies to heat treatment at high temperatures so and for a period of time that at least part of the gas occluded in the cells is lost. with lowering of the pressure. This case is the most frequent, because, the bodies from which we start generally contain after expansion a gas which diffuses with difficulty, which is found under a considerable overpressure in the cells.
However, this possibility of allowing part of the gas from the cells to escape by diffusion at high temperature is not an absolutely necessary condition for the process indicated above of the heat treatment for the purpose of so-called artificial aging. On the contrary, it is probable that the heat treatment also causes by itself, especially when it takes place near the upper limit of flow, and as a result of the elongation already a considerable reduction. or even a disappearance of elastic tensions due to the manufacturing process.
The aforementioned high processing temperature at which the occluded gas escapes more or less by diffusion can, if necessary, be entirely in the zone of plasticity of the material, for example, in the case of polyvinyl chloride, between 140 and 180 C. The treatment
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by heat should just be done carefully and stay a little below the temperature at which the cell structure of. body would disappear or be altered.
The temperature which is suitable exactly in each particular case depends, of course, on the nature and the composition of the material and in particular on the quantity of the plasticizer which has been added to it as well as on the structure of the cellular body and of the gas occluded in it. cells, but it can be determined without difficulty in each particular case from the indications given above.
The heat treatment can be done in any way, provided that this way leads to the goal of changing the cell body to a state in which it retains its shape. The theoretical considerations which have been expounded on this subject to explain the various phenomena which take place are not yet fully developed. They can contribute to the understanding of the process, but they do not lead to an exact definition of the latter.
What is essential in all these cases is, on the one hand, that the walls of the cells must not be subjected to the part of the still occluded gas, by the expansion caused by the heat treatment, a stress. going as far as rupture, and, on the other hand, that the tensions which exist in the cellular body from which one started, and which can give rise to deformations, are removed.
In cases where part of the occluded gas must be removed from the cells despite the resistance it offers at room temperature to diffusion through the cell walls, it is important that the heat treatment be done at such temperatures and for times of a duration such that the permeability of the walls of the cells is also sufficient with such gases diffusing with difficulty so that the cooling brings the gas pressure back to the necessary value.
Cellular bodies are often coated by their manufacturing process with a dense outer film which could prevent diffusion even at high temperatures. In these cases, it is advantageous to remove this film, before heat treatment, with a knife or the like, to facilitate the diffusion of gases.
The simplest embodiment of the invention consists of a prolonged heating of the cell body to be treated, heating carried out at the aforementioned high temperatures, for example by placing the. cell body in an oven. The cell body expands gradually at first and can then contract by releasing some of the gas it contains. During cooling, its volume decreases more or less and the elastic tensions of the cell walls are then reduced or completely eliminated. In this way the cell body has passed into the desired stable state in which it maintains its shape.
The duration of the heat treatment depends on the structure of the cell body and on the nature as well as on the composition of the material and its content, in particular, of plasticizer. In general, the heat treatment is carried out for at least a few hours, for example one to four hours. But, in some cases, for example with very thick-walled cell bodies, the treatment can be prolonged further, for example up to 6 to 24 hours and more.
As regards the treatment temperature, it is what has been said above which applies, and this temperature can be determined in each particular case, that is to say for determined initial cell bodies. -, using a simple preliminary test.
In many cases it will be advantageous to carry out the heat treatment directly as a result of the last phase of its manufacturing process.
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Another embodiment of the invention is to expose the cell body for some time to a vacuum during the heat treatment. By this means, the time and temperature of the heat treatment can be reduced.
This way of working can be applied with advantage to cell bodies with thin cell walls and in such cases it may possibly suffice a temperature of about 100 ° C for the heat treatment. The cell body expands greatly during this treatment, reaching for example between two and six times its volume. upon removal of vacuum and cooling, it contracts again. In general, a vacuum treatment of only a few minutes already provides the desired result, for example with masses containing polyvinyl chloride. However, in this case also, the time required for the vacuum treatment depends, as discussed above, on the nature of the cell body.
Depending on the type and size of the cell body, it may also be advantageous to subject this body before introduction into the vacuum to heat treatment in the above sense and to ordinary pressure. It may then be unnecessary to continue to add heat during the vacuum treatment or to provide for a higher temperature when the body is still hot due to the pre-treatment.
Finally, another embodiment of the method according to the invention consists in treating the cell bodies, the gas which they contain is formed by nitrogen or another gas which diffuses with difficulty, such as air. , oxygen or argon, when said body is in the plastic state beginning or clearly in the plastic state and at an elevated temperature by a gas or vapor which diffuses through the walls of the cells more rapidly and more easily than entrained gas. This gas, which generally diffuses more easily, such as for example hydrogen or carbonic anhydride, then penetrates into the cells by diffusion according to the value of its pressure and raises the gas pressure in the cells by the value of its partial pressure, so that the cell body expands even more.
In this case, the cell body is allowed to expand, during the heat and gas treatment, until its volume has increased considerably, for example by 30 to 50%. When removing the outer atmosphere formed by the gas which diffuses easily, the cell body returns to a smaller volume, because the gas which diffuses easily again exits the cells by diffusion, so that the latter lose the tensions which gave rise to deformations.
Heat treatment can also be done by allowing the cell body to expand first and fix it in the expanded state. In the case, for example, of elastomers, this can be achieved, for example, by hardening the walls of the cells with the aid of chemical methods known per se, such as, for example, vulcanization, so that they no longer follow the contraction of the gas during cooling. It is also possible to heat the cell body in a closed mold which is permeable to gases, so that it cannot expand or can only expand until it reaches a determined dimension.
The mold is permeable to gases, that is to say it contains openings, holes or slits from which the gas which comes out by diffusion under the effect of heating can escape. The cell body enclosed in the mold therefore gives up at this time under the action of the heat treatment a part of the gas which it contains and after cooling provides a product of stable form.
If the cell bodies consist, for example, of synthetic materials containing polyvinyl chloride or similar synthetic materials, these materials are often used in the manufacture of the initial cell bodies, together with so-called plasticizers. or swelling products or volatile solvents, ie with plasticizers which are volatile from room temperature or at room temperature
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low. As plasticizers and solvents of this type, mention may be made, for example, for polyvinyl chloride, chlorinated benzene, butanol, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, etc. Thanks to the addition of such solvents or plasticizers, it is better to make the cellular bodies dilate for the same quantity of gas acting in this direction.
The resistance to expansion is then, in fact, all the lower as the content of solvent or plasticizer is greater. The volatile agents are then removed during or after the expansion process, and by this means, a often detrimental degree of softness can be reduced or removed from the cell body. In the cell bodies produced according to this procedure, the heat treatment then ensures according to the present invention at the same time the expulsion of the fractions of volatile plasticizers which may remain.
It is known to remove, in the manufacture of cell bodies which contain volatile plasticizers which generally escape upon expansion, residues of the plasticizers which are volatile at low temperature. The temperatures and times applied on this occasion are not sufficient, however, to ensure the artificial aging sought in this case. However, during the heat treatment according to the present invention, the remains are, of course, removed at the same time and even more efficiently and quickly.
By finished cell bodies from which we start or initials, it is meant, with regard to the method according to the present invention, only and only cell bodies whose dilation has been completed and in which the manufacturing process has ended, therefore bodies in in which the aforementioned and harmful volatile plasticizers in the final product have been substantially removed or have escaped on their own.
It is only in the above exceptional case that it is also possible to envisage, as cell bodies from which one starts, bodies which still contain remnants of volatile plasticizers.
The cell bodies used as raw material can be made in any way, provided they form closed cells. One method which is particularly suitable is the method for cell bodies with a volumetric weight of less than 0.4.
The cell body can be made from any of the thermoplastic materials treated under the above operating conditions, or from any elastomer, or both from one of said materials and from one of the elastomers, in other words , substantially any thermoplast or elastomer which is expandable or capable of hot flow, such as, for example, rubber, polyvinylchloride materials, polystyrene-based blends and other suitable compositions of synthetic materials.
Cell bodies stabilized according to the present invention no longer exhibit appreciable shrinkage even, surprisingly, when used for as long as desired and even when the degree of flexibility is high. This is how it is possible to manufacture, for example, cellular bodies which exhibit an aging shrinkage of up to one percent and often even exhibit no measurable shrinkage, regardless of how long they are stored in. store or their use Due to their good ability to retain their dimensions, stabilized cell bodies can be considered for interesting and advantageous fields of application in various respects, such as for example as upholstery products as slabs for floors. , as insulation products,
against heat or soundproof or both heat-insulating and soundproof, for electrical insulation, as muffling wedges, as shoe soles, etc.
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Examples of execution.
1 - A closed cell cell body is used made of polyvinyl chloride and dioctyl phthalate in the proportion of 50/50, in which the expansion has been carried out after the dissolution of nitrogen gas in the masses by compression, gelation and cooling of these masses in a known manner.
The cell body prepared in this way and having completed expansion has a specific gravity of about 0.07 g / cm3; at around 100 to 110 C, it begins to lose elasticity and become plastic. According to the present invention, it is heated in an oven for 2 to 4 hours, for example at temperatures of about 100 to 110 C, which has the effect that it first expands, following whereby it takes more or less a little shrinkage when the heat treatment continues. Then it is allowed to cool to normal temperature.
A cell body is obtained with a specific weight of about 0.10 g / cm3.
The cell body retains its shape to a large extent and does not exhibit any appreciable shrinkage phenomenon even when the temperature is raised.
This product can be used for the manufacture of mattresses, cushions, etc.
2 - A mixture of 60 parts by weight, of polyvinyl chloride and 40 parts by weight, of a plasticizer, for example, is used to prepare cell bodies with closed cells therefrom in a known manner. of tricresylphosphate, with 15 parts, by weight, of an amino-azo compound which develops gas on dissociation, such as diazo-amino-benzene. The finished cell body, in which the elastic resistance to elongation also ceases at approximately 100 to 110 C., is placed, after extraction from the mold or from the oven where it would expand by heating, in a chamber in which there is a vacuum. .
In this chamber, the cell body, or at the same time a series of such cell bodies, is exposed for a few minutes at a temperature of about 100 ° C. and a vacuum of about 100 mmo high. water, which causes the cell body to expand formetent ,. Then the vacuum is removed and the body is allowed to cool, while it returns to roughly its original dimensions. A final preserving product is obtained. to a large degree its dimensions and exhibiting great stability, which can be used, for example, as upholstery for furniture and the like or for complete finished upholstery elements.
3 - A cell body is prepared according to Example 1 starting from a mixture of 60 parts by weight, of polyvinyl chloride and 40 parts by weight, of dioctyl phthalate with 20 parts by weight, of methyl-ethyl- ketone as a volatile plasticizer. The cell body is then brought for 3 to 4 hours at 100-110 C, which causes it to expand first, after which its volume decreases again. The product obtained in this way has high form stability even when cut into pieces and is therefore suitable for many applications.