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PROCEDE ET APPAREIL POUR LE MOULAGE D'OBJETS EN MATIERES FIBREUSES.
La présente invention concerne certains perfectionnements dans la fabrication d'objets creux en matière fibreuse; elle a en particulier pour objet des procédés et appareils dans lesquels on presse une pâte ou pulpe, contenant une matière fibreuse et aqueuse, sur un moule perméable à l'eau, de telle façon qu'on obtient sur ce moule une couche fibreuse que l'on reti- re et que l'on fait séchero
Par 19 expression t'objets creux en matière fibreuse"., il faut en- tendre ici des objets dans lesquels les fibres sont liées entre elles par un feutrage et grâce aux substances visqueuses et gélatineuses contenues dans une matière végétale fibreuseo Ces objets en matière fibreuse sont connus et servent, par exemple, comme matière d9empaquetage peu coûteuseo Cependant,
ces objets ne possèdent qu'une très faible résistance et leur utilisation ne peut donc être envisagée que dans certaines limiteso
La présente invention a pour but de fabriquer de tels objets en matière fibreuse ayant en particulier une forme cylindrique ou légèrement co- nique et possédant une résistance plus élevée que les'objets en matière fi- breuse connus jusqu'à présente La présente invention ne concerne donc que des objets dont la densité spécifique est supérieure à 0,6.
Un autre but de l'invention est la simplification et l'abaisse- ment du prix de revient dans la fabrication de ces objetso
L'invention vise également à fabriquer de tels objets creux en '-matière fibreuse dont les surfaces intérieures et extérieures sont lisses et qui possèdent à un degré élevé le pouvoir de conserver leurs dimensions.
Il n'est pas difficile de donner à un objet moulé en matière fi- breuse une densité spécifique égale à 0,6 en lui appliquant une pression suf- fisamment élevée, quelle que soit l'épaisseur de l'objet moulé à l'état humi- de avant l'application de la pressiono Cependant, l'expérience a montré que l'épaisseur de l'objet moulé à l'état humide est extrêmement importante au point de vue de la qualité de l'objet fabriquéo En effet, une pièce moulée en
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matière fibreuse et obtenue par la compression d'un moulage épais à l'état humide a une résistance plus faible que si elle est obtenu à partir d'un mou- lage de faible épaisseur.
Ceci semble dû, d'après les recherches effectuées, au fait que les fibres sont feutrées ensemble quand on procède à un moulage humide, tandis qu'elles sont simplement comprimées quand on applique une pres- sion au moulage humide. La compression des fibres contribue cependant beau- coup moins que le feutrage à l'augmentation de la résistance.
Conformément à la présente invention, il faut donc utiliser sui- vant un rapport minimum prédéterminé, les deux procédés partiels, c'est-à- dire le feutrage pendant la formation du moulage humide et la compression qui constitue l'opération finale. Ce rapport minimum est pratiquement réali- sé si le rapport de compression dans cette deuxième opération ne dépasse pas la valeur de 4/la
Dans ce but, et conformément à la présente invention, on produit, entre les faces intérieure et extérieure du moule poreux sur lequel on effec- tue le moulage de la pâte fibreuse, une pression différentielle telle que l'épaisseur des parois ne dépasse pas quatre fois l'épaisseur du corps qui est finalement pressé dans un moule chauffée Cette différence de pression' est comprise de préférence entre 1 et 5 kg/cm2,
et égale par exemple à 2 kg/cm2. En règle générale, une pression supérieure à 5 kg/cm2 ne convient pas, car elle conduit à la perte des constituants les plus fins des fibres végétales formant la pâte. Par conséquent, conformément à l'invention, le dé- pôt du moulage fibreux sous cette différence de pression est terminé quand sa paroi a atteint une épaisseur supérieure à deux fois, mais inférieure à quatre fois l'épaisseur des parois de l'objet comprimé et fini. Un autre avan- tage de ce procédé réside dans le fait que l'opération de compression peut être facilitée notablement par l'emploi de moulages relativement minces quand ces moulages sont cylindriques ou légèrement coniques.
On bénéficie en outre des avantages suivants. La pièce moulée obtenue par ce procédé possède, immédiatement après sa fabrication, une ré- sistance telle qu'on peut la retirer du moule sans difficulté, puis la tra- vailler à l'extérieur du moule. De plus, on évite à peu près complètement l'accumulation de matière dans les coins, c'est-à-dire entre le fond et les parois cylindriques ou coniques de l'objet creux. L'agrégation des matières à ces endroits produit des fentes pendant l'opération finale'de compression.
Par ailleurs, la résistance due au pourcentage d'eau relativement faible du moulage permet d'effectuer une déshydratation mécanique sous des pressions plus élevées et donne ainsi la possibilité de travailler à plus grande vites- se avec des moyens que l'on ne pouvait utiliser jusqu'à présent à cause de la fragilité des pièces mouléeso
On s'est aperçu que ce procédé devient particulièrement avanta- geux si on soumet la pièce moulée à un séchage intermédiaire amenant le pour- centage de matière sèche à une valeur comprise entre 30 et 80 %. On obtient ainsi une nouvelle augmentation importante de la résistance de la pièce mou- lée, de sorte que l'objet comprimé et fini est capable de résister à des for- ces de poussée ou de cisaillement considérables.
La limite inférieure du pour- centage des matières sèches, limite égale à 30 %, doit être respectée, car dans le cas contraire la résistance serait trop faible pour permettre de réa- liser d'une manière simple la compression finale. Quant à la limite supérieu- re de 80 %, elle est également impérative car, si on réalisait un séchage plus poussé, la plasticité serait réduite à l'excès et les forces naturelles adhésives de la pulpe disparaîtraient.
Le procédé conforme à l'invention consiste par conséquent, pour produire des objets creux en matière fibreuse et d'une forme cylindrique ou légèrement conique, dont la densité spécifique est égale à au moins 0,6 , à faire arriver une pâte aqueuse par dessous dans l'intérieur d'un moule poreux, à établir au moins temporairement, entre l'intérieur et l'extérieur du moule une différence de pression supérieure à 1 kg/cm2, de telle façon qu'une cou- che de pâte formant un moulage fibreux et humide se dépose dans le moule creux, ce moulage ayant une épaisseur supérieure à deux fois mais inférieure
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à quatre fois celle de l'objet fini et soumis à la pression, après avoir ainsi formé un moulage fibreux et humide,
on fait arriver un fluide gazeux à l'intérieur de celui-ci la pression de ce fluide est suffisante pour chas- ser en dehors du moule la pâte en excédant; on introduit ensuite à l'inté- - rieur du moulage fibreux et humide un noyau poreux d'une forme correspondan- ' te pour extraire le moulage du moule creux-, on applique ensuite mécaniquement une certaine pression au moulage pour en faire sortir une grande quantité d'eau; enfins on soumet le moulage à une pression finale sur le même noyau ou un autre noyau en combinant la chaleur et la pression.
Quelques caractéristiques de l'invention consistent en des pro- cédés particulièrement appropriés pour mettre en oeuvre le traitement indiqué ci-dessus. L'invention concerne en outre certains détails de l'appareil et de l'installation toute entière permettant de fabriquer des objets creux en ma- tière fibreuseo
On comprendra mieux l'invention en lisant la description détail- lée suivante qui se réfère au dessin annexé représentant quelques modes de réalisation particuliers de l'appareil permettant la mise en oeuvre.
Sur ce dessins
La figo 1 est une coupe longitudinale d'un appareil permettant de'fabriquer le moulage humide conformément à l'inventiono
La figo 2 est une coupe longitudinale d'un appareil permettant d'effectuer le traitement ultérieur du moulage humide conformément à l'in- ventiono
Les mêmes nombres de référence désignent des pièces analogues dans les différentes vues du dessino
Si on considère maintenant le dessin en détail en commençant par la figo 1, on voit qu'une tubulure 3 portant un raccord 4 est serrée dans une ouverture circulaire 2 d'une plaque de base circulaire lo On a don- né une forme conique aux surf aces 5 du raccord 4 et de l'ouverture 2.,
afin de réaliser un meilleur ajustageo Fixé sur la plaque de base 1 se trouve un moule 6 constitué par un corps creux, coulé ou forgé, dont les parois com- portent un grand nombre d'orifices 7. L'espace intérieur du moule 6 est garni d'une crépine 80 Un récipient 9 ouvert à la base est appliqué sur la plaque 1; il comporte un orifice intérieur de décharge 10 et une ouverture supérieur 11.
Celle-ci est reliée à deux tubulures 13 et 14 par l'intermé- diaire d'un robinet à trois voies 12. Ainsi, le récipient 9, dont une paroi est formée par le moule 6, peut être rendu étanche à l'air si les orifices 7 du moule 6 sont étanchéisés par la pulpe fibreuseo
On remplit de pulpe aqueuse l'intérieur du moule 6 en faisant arriver cette pulpe vers le haut par l'intermédiaire delà. tubulure 3o L'eau pénètre à l'intérieur du récipient 9 en traversant les mailles de la crépi- ne 8 et les orifices 7 du moule 60 L'orifice 10 est fermé par un robinet 15 tandis que l'orifice 11 est mis en communication avec la conduite de dé- charge 14.
Par conséquent, l'eau sortant de la crépine 8 et du moule 6 rem- plit progressivement l'espace intérieur du récipient 9, tandis que les fi- bres de la pulpe se déposent sur la crépine 8.
On maintient d'abord, entre les faces intérieure et extérieure du moule 6, une différence de pression faible de manière que les fibres de la pulpe se déposent à plat sur le tamis 80 Dans le cas où cette différen- ce dépression serait trop élevée, les fibres seraient repoussées et pénétre- raient dans les mailles de la crépine 8 et dans les orifices 7 du moule 60 Dès qu'une couche fibreuse suffisamment épaisse s'est formée sur la crépine 8, on augmente sensiblement la pression de la pulpe arrivant par la tubulu- re 3, de manière que la différence de pression entre l'intérieur et l'exté- rieur du moule dépasse 1 kg/cm2o La valeur de la pression la meilleure à uti- liser dépend des différentes conditions de travail.
D'une manière générale, on peut dire qu'une pression différentielle de 2 kg/cm2 est avantageuseo
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Cette augmentation de la pression différentielle réalise une telle solidification du moulage humide 16 formé à l'intérieur du moule 6, que l'épaisseur des parois de ce moulage 16 ne dépasse pas quatre fois l'é- paisseur du produit fini obtenuo Le moulage humide 16 est délimité à son ex- trémité inférieure par une crépine annulaire 8a reliée à l'extrémité supé- rieure du raccord 4. Cette crépine ou tamis annulaire 8a a la largeur du moulage humide 16 à obtenir et empêche ainsi celui-ci de former vers le bas un appendice que l'on serait obligé de sectionner ensuite.
Dès que les pa- rois du moulage humide ont atteint l'épaisseur désirée, on introduit par la tubulure 17 de la vapeur ou de l'air comprimé qui applique avec force le moulage 16 contre la crépine 8 et fait retourner dans le tube 3 la pulpe en excès. On sépare alors du raccord 4 le moule 6 avec la crépine 8 et le mou- lage humide 16, ainsi que la plaque dé base 1. On peut ensuite dégager le moulage 16 et le soumettre à un traitemento
Pour faciliter le dégagement du moulage humide en dehors du moule, dans le cas où il s'agit d'un moule cylindrique ou à peu près cylin- drique, comme celui de la figo 1, on introduit dans le moulage 16 un noyau perméable 18 (figo 2).
Le noyau 18 est muni de nombreux orifices 19 et d'une crépine mince 22.Quand le noyau 18 a été introduit dans le moulage 16, on relie l'intérieur de cette pièce, par l'intermédiaire d'une conduite 18a, à une pompe à vide; en faisant le vide, on libère le moulage de la crépine 8.
On peut également obtenir le même résultat en établissant dans l'espace 9* une pression supérieure à la pression atmosphérique, par l'intermédiaire du robinet à trois voies 12 ; peut également combiner ces deux moyens. On re- tire alors complètement le moulage 16 du moule 6 au moyen du noyau 18, puis on l'introduit à l'intérieur d'un récipient creux 21 en le faisant passer par l'ouverture inférieure 22 de celui-cio A l'intérieur du récipient 21 se trouve une crépine 23 ayant une forme analogue à la surface extérieure du moulage 16 mais notablement plus grande que celui-ci de manière à se trou- ver écartée en tous les points de la surface du moulageo Un sac flexible et dilatable 24, constitué par du caoutchouc ou une matière analogue,
est assem- blé sur le récipient 21 d'une manière étanche à l'air par un moyen approprié 25 tout autour de l'ouverture 22. Le récipient 21 comporte un orifice 26 qui permet de le relier à une pompe à airo
Quand on introduit le noyau 18 portant à sa surface le moulage humide 16, on fait le vide à l'intérieur du récipient 21 par l'intermédiaire de la conduite 26. Le sac flexible 24 vient alors s'appliquer contre la cré- pine 23.Dès que la pièce 18 portant le moulage humide 16 a été placée à l'endroit désiré du récipient 21, on admet de l'air comprimé à l'intérieur du récipient 21 par l'intermédiaire de la conduite 26.
Le sac flexible 24 s'engage alors au contact de la surface extérieure du moulage 16 et fait sortir par pression une partie notable de l'eau contenue dans le moulage, cette eau s'échappant par les orifices 19 du noyau 180 Les dispositions sont telles que le moulage humide 16 se trouve ainsi déshydraté à un point tel qu'il contient un pourcentage en poids de matière sèche compris entre 50 et 70 %.
On peut compléter d'une manière appropriée quelconque le sé- chage intermédiaire du moulage humide de manière à obtenir un pourcentage de matière sèche compris entre 30 et 80 %. Par exemple, on peut souffler de la vapeur chaude ou de l'air chaud sur ou à travers le moulage, c'est- à-dire soit dans le moule contenant la pièce moulée, soit entre le noyau et la cavité, soit encore dans une chambre où les moulages humides ont été empilés. On a décrit l'invention en détail en choisissant certains modes de réalisation préférés ; cependant, il est évident pour les hommes de l'art qui ont compris l'invention, que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples décrits sans sortir pour celà du domaine de l'inven- tion.
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PROCESS AND APPARATUS FOR THE MOLDING OF OBJECTS IN FIBROUS MATERIALS.
The present invention relates to certain improvements in the manufacture of hollow articles of fibrous material; it relates in particular to methods and apparatus in which a paste or pulp, containing a fibrous and aqueous material, is pressed on a mold permeable to water, in such a way that a fibrous layer is obtained on this mold that the 'we take it out and dry
By 19 expression "hollow objects in fibrous material"., Should be understood here objects in which the fibers are linked together by a felting and thanks to the viscous and gelatinous substances contained in a fibrous plant material. These objects in fibrous material are known and serve, for example, as an inexpensive packaging material o However,
these objects have only a very low resistance and their use can therefore only be considered within certain limits.
The object of the present invention is to manufacture such articles of fibrous material having in particular a cylindrical or slightly conical shape and having a higher strength than the articles of fibrous material known hitherto. therefore only objects whose specific density is greater than 0.6.
Another object of the invention is the simplification and lowering of the cost price in the manufacture of these objects.
The invention also aims to manufacture such hollow articles of fibrous material, the interior and exterior surfaces of which are smooth and which have a high degree of capacity to retain their dimensions.
It is not difficult to give a molded article of fibrous material a specific density of 0.6 by applying sufficient pressure to it, regardless of the thickness of the molded article as it is. wet before the application of pressure o However, experience has shown that the thickness of the molded article in the wet state is extremely important from the point of view of the quality of the article made o Indeed, a molded part
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A fibrous material obtained by compressing a thick wet molding has a lower strength than if it is obtained from a thin molding.
This appears to be due, from research carried out, to the fact that the fibers are felted together when wet molding is performed, while they are simply compressed when pressure is applied to the wet molding. Compression of fibers, however, contributes much less to the increase in strength than felting.
In accordance with the present invention, therefore, it is necessary to use, in accordance with a predetermined minimum ratio, the two partial processes, that is to say the felting during the formation of the wet molding and the compression which constitutes the final operation. This minimum ratio is practically achieved if the compression ratio in this second operation does not exceed the value of 4 / la.
For this purpose, and in accordance with the present invention, there is produced between the inner and outer faces of the porous mold on which the molding of the fibrous pulp is carried out, a differential pressure such that the thickness of the walls does not exceed four. times the thickness of the body which is finally pressed into a heated mold. This pressure difference is preferably between 1 and 5 kg / cm2,
and equal for example to 2 kg / cm2. As a general rule, a pressure greater than 5 kg / cm2 is not suitable, as it leads to the loss of the finer constituents of the plant fibers forming the pulp. Therefore, according to the invention, the deposition of the fibrous molding under this pressure difference is completed when its wall has reached a thickness greater than twice, but less than four times the thickness of the walls of the compressed article. and finished. Another advantage of this method is that the compressing operation can be significantly facilitated by the use of relatively thin castings when these castings are cylindrical or slightly conical.
The following advantages are also enjoyed. The molded part obtained by this process has, immediately after its manufacture, a strength such that it can be removed from the mold without difficulty and then worked outside the mold. In addition, the accumulation of material in the corners, that is to say between the bottom and the cylindrical or conical walls of the hollow object, is almost completely avoided. The aggregation of material at these locations produces slits during the final compressing operation.
In addition, the resistance due to the relatively low percentage of water in the molding allows mechanical dehydration to be carried out under higher pressures and thus gives the possibility of working at greater speed with means that could not be used. until now because of the fragility of the castings
It has been found that this process becomes particularly advantageous if the molded part is subjected to an intermediate drying bringing the percentage of dry matter to a value between 30 and 80%. A further significant increase in the strength of the cast part is thus obtained, so that the compressed and finished object is able to withstand considerable pushing or shearing forces.
The lower limit of the percentage of dry matter, limit equal to 30%, must be respected, because otherwise the resistance would be too low to allow the final compression to be carried out in a simple manner. As for the upper limit of 80%, this is also imperative because, if more thorough drying were carried out, the plasticity would be excessively reduced and the natural adhesive forces of the pulp would disappear.
The process according to the invention therefore consists, in order to produce hollow articles of fibrous material and of a cylindrical or slightly conical shape, the specific density of which is equal to at least 0.6, in passing an aqueous paste from below. in the interior of a porous mold, to establish at least temporarily, between the interior and the exterior of the mold a pressure difference greater than 1 kg / cm2, so that a layer of dough forming a fibrous and wet molding is deposited in the hollow mold, this molding having a thickness greater than twice but less
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to four times that of the finished article and subjected to pressure, after having thus formed a fibrous and wet molding,
a gaseous fluid is made to arrive inside the latter, the pressure of this fluid being sufficient to drive the excess paste out of the mold; a porous core of a corresponding shape is then introduced into the interior of the fibrous and wet molding to extract the molding from the hollow mold, then a certain pressure is applied mechanically to the molding to release a large amount of water; finally the molding is subjected to a final pressure on the same core or another core by combining heat and pressure.
Some characteristics of the invention consist of particularly suitable methods for carrying out the treatment indicated above. The invention further relates to certain details of the apparatus and of the entire installation for making hollow articles of fibrous material.
The invention will be better understood by reading the following detailed description which refers to the appended drawing showing some particular embodiments of the apparatus allowing the implementation.
On this drawings
Figo 1 is a longitudinal section of an apparatus for making the wet molding according to the invention.
Fig. 2 is a longitudinal section of an apparatus for carrying out the subsequent treatment of the wet molding in accordance with the invention.
The same reference numbers designate similar parts in the different views of the drawing.
If we now consider the drawing in detail, starting with fig. 1, we see that a tubing 3 carrying a connector 4 is clamped in a circular opening 2 of a circular base plate lo The conical shape has been given to the surf aces 5 of fitting 4 and opening 2.,
in order to achieve a better fit o Fixed on the base plate 1 is a mold 6 consisting of a hollow body, cast or forged, the walls of which have a large number of orifices 7. The interior space of the mold 6 is lined with a strainer 80 A container 9 open at the base is applied to the plate 1; it has an internal discharge orifice 10 and an upper opening 11.
This is connected to two pipes 13 and 14 by the intermediary of a three-way valve 12. Thus, the container 9, one wall of which is formed by the mold 6, can be made airtight. if the orifices 7 of the mold 6 are sealed by the fibrous pulp o
The interior of the mold 6 is filled with aqueous pulp by causing this pulp to arrive upwards through the intermediary. tubing 3o The water enters the interior of the container 9 by passing through the meshes of the strainer 8 and the orifices 7 of the mold 60 The orifice 10 is closed by a valve 15 while the orifice 11 is placed in communication with discharge line 14.
Consequently, the water coming out of the strainer 8 and of the mold 6 gradually fills the interior space of the container 9, while the fibers of the pulp are deposited on the strainer 8.
First, a low pressure difference is maintained between the inner and outer faces of the mold 6, so that the fibers of the pulp are deposited flat on the sieve 80. In the event that this differential depression is too high, the fibers would be repelled and would penetrate the meshes of the strainer 8 and the orifices 7 of the mold 60 As soon as a sufficiently thick fibrous layer has formed on the strainer 8, the pressure of the pulp arriving by the tube 3, so that the pressure difference between the inside and the outside of the mold exceeds 1 kg / cm2 o The value of the best pressure to use depends on the different working conditions.
In general, we can say that a differential pressure of 2 kg / cm2 is advantageous.
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This increase in the differential pressure achieves such a solidification of the wet molding 16 formed inside the mold 6, that the thickness of the walls of this molding 16 does not exceed four times the thickness of the finished product obtained. 16 is delimited at its lower end by an annular strainer 8a connected to the upper end of the connector 4. This strainer or annular screen 8a has the width of the wet molding 16 to be obtained and thus prevents the latter from forming towards the bottom an appendix that we would then have to cut.
As soon as the walls of the wet molding have reached the desired thickness, steam or compressed air is introduced through the nozzle 17 which forcefully applies the molding 16 against the strainer 8 and causes the tube to return to the tube 3. excess pulp. The mold 6 with the strainer 8 and the wet mold 16 are then separated from the fitting 4, as well as the base plate 1. The mold 16 can then be released and subjected to a treatment.
In order to facilitate the release of the wet molding from the mold, in the case where it is a cylindrical or approximately cylindrical mold, like that of FIG. 1, a permeable core 18 is introduced into the molding 16. (figo 2).
The core 18 is provided with numerous orifices 19 and a thin strainer 22. When the core 18 has been introduced into the molding 16, the interior of this part is connected, by means of a pipe 18a, to a vacuum pump; by creating a vacuum, the molding is released from the strainer 8.
The same result can also be obtained by establishing in space 9 * a pressure greater than atmospheric pressure, by means of the three-way valve 12; can also combine these two means. The molding 16 is then completely removed from the mold 6 by means of the core 18, then it is introduced inside a hollow container 21 by passing it through the lower opening 22 of the latter. inside the container 21 there is a strainer 23 having a shape similar to the outer surface of the molding 16 but notably larger than the latter so as to be spaced apart at all points on the surface of the molding o A flexible and expandable bag 24, made of rubber or the like,
is assembled on the container 21 in an airtight manner by suitable means 25 all around the opening 22. The container 21 has an orifice 26 which enables it to be connected to an air pump
When the core 18 carrying the wet molding 16 on its surface is introduced, a vacuum is created inside the container 21 via the pipe 26. The flexible bag 24 then comes to rest against the strainer 23. As soon as the part 18 carrying the wet molding 16 has been placed in the desired location of the container 21, compressed air is admitted inside the container 21 via the pipe 26.
The flexible bag 24 then engages in contact with the outer surface of the molding 16 and releases by pressure a significant part of the water contained in the molding, this water escaping through the orifices 19 of the core 180 The arrangements are such that the wet molding 16 is thus dehydrated to such an extent that it contains a percentage by weight of dry matter of between 50 and 70%.
The intermediate drying of the wet molding can be supplemented in any suitable manner so as to obtain a dry matter percentage of between 30 and 80%. For example, hot steam or hot air can be blown on or through the molding, i.e. either into the mold containing the molded part, or between the core and the cavity, or into the mold. a room where the wet casts were stacked. The invention has been described in detail by choosing certain preferred embodiments; however, it is obvious to those skilled in the art who have understood the invention that numerous modifications can be made to the examples described without thereby departing from the scope of the invention.