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L'objet de l'invention est une matière nouvelle possédant des propriétés d'aimantation permanente et qui pré- sente, par suite de sa composition et de son procédé de fabrioa- tion, des possibilités d'application beaucoup plus étendues que les matières à aimantation permanente connues.
L'invention oonsiste dans le fait d'incorporer, de préférence à une matière thermoplastique analogue au caoutchouc et pendant une phase quelconque de la préparation, une charge constituée par une matière à aimantation permanente, sous forme
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de poudre ou de grains, dans la proportion de 20 à 80 % en volume. On peut alors se servir de cette matière pour la fabri- cation d'objets de forme pratiquement quelconque, qui adhèrent à des matières analogues ou à des bases ferro-magnétiques. Le champ magnétique de la matière d'après l'invention peut également recevoir d'autres applications en physique.
Pour la fabrication de cette matière, d'après l'inven- tion, on procède comme suit: on mélange la matière thermo plastique en poudre ou en grains, à qui l'on a donné des propriétés analogue.41 à celles du caoutchouc à l'aide d'émollients ou qui présentent ces propriétés par suite de leur composition et de leur polyméri- sation, avec de la poudre à aimantation permanente, et on transfor me le mélange d'après la technique usuelle par pétrissage, plasti- fication, laminage, emboutissage, extrusion ou soufflage, en plaques, feuilles, profilés, ou objets divers ; aimante en distribuant les pôles à volonté à la surface ou en coupe pendant le passage de l'état plastique fluide à l'état rigide.
Avant l'introduction du mélange en poudre dans une presse à vis ou dans une machine à extrusion, il est préférable, en outre, d'après l'invention, de préparer un mélange granulé qui contient les proportins voulues de matière plastique et de poudre aimantée. On facilite ainsi la transformation de la ma- tière plastique dans les machines successives, et on obtient un produit d'une grande homogénéité.
Pour cette préparation, toutes les matières premières à aimantation permanente peuvent être utilisées, soit qu'elles puissent être réduites en petites particules par un procédé méca- nique et qu'elles soient isotropes ou anisotropes, soit qu'elles se présentent à la fin de leur fabrication sous forme de poudre ou de grains isotropes ou anisotropes; d'après une autre oarao- téristique de l'invention, elles doivent être soumises, à une
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phase quelconque de leur fabrication pendant laquelle la matière synthétique est encore plastiquement déformable, à l'action d'un champ magnétique permanent pour obtenir l'orientation des parti- cules d'acier aimanté dans la direction désirée.
Si, par exemple, pendant la .fabrication d'un objet à aimantation permanente, on produit un. champ magnétique-dans un moule pendant que l'on extrude dans ce moule le mélange de poudre aimantée et de liant élastique qui forme à chaud une masse liquide ou pâteuse, les particules aimantées qui nagent dans une certaine mesure dans la masse, forment une chaîne magnétique avec accumula- tion de matière aimantée le long des lignes de force. Si l'on utili se une poudre nisotrope, on bénéficie de l'avantage supplémentaire que les particules se tournent vers leur position préférée, ce qui augmente la puissance du champ.
Ce processus rend certes, dans une certaine mesure, la matière moins homogène, mais cela ne nuit pas aux propriétés mécani= que du produit fini ; par contre, au point de vue physique, on ob- tient une amélioration appréciable des conditions magnétiques l'ac tion du champ magnétique utilisé, d'après l'invention, est d'autant plus favorable que la matière présente à l'état liquide plastique une viscosité relativement faible et que, par ailleurs, après dur- cissement et malgré son êlasticité, elle fixe dans leur position les particules magnétiques d'acier orientées.
On utilise, de préférence, des matières plastiques qui sont liquides à une température donnée, comme par exemple des super- polyamides dont le point de fusion est aux environs de 220 c
Un dispositif approprié pour la mise en oeuvre du pro- cédé, lorsque l'on utilise des presses à vis, consiste en un appareil d'aimantation placé dans la tête de projection ou y pénétrant latéra-' lement par rapport à la buse de projection en matière non magnétique;
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les pôles de cet appareil sont dirigés vers la buse, dont les parois ont été, de préférence, amincies en cet endroit, et se dé- plaoent au voisinage immédiat de la buse en synchronisme avec la vitesse de sortie du produit en matière plastique.
Ce déplacement que doit se faire à vitesse égale, pour/les particules aimantées puissen s'orienter dans la phase liquide ou pâteuse de la matière plastiq'ie.
A l'emplacement de la buse où la matière de liaison s'est déjà dur- cie dans une certaine mesure par refroidissement, on peut arrêter ,1'action de l'appareil d'aimantation.
Le dispositif d'aimantation décrit peut prendre la for- me d'une chaîne sans fin portant les pôles, qui passe sous la buse en synchronisme avec la vitesse d'extrusion du produit. Dans ce cas, on peut conserver la forme rectiligne habituelle de la buse et du canal de projection.
Mais on peut également, d'après l'invention, se servir d'une roue munie des pôles d'aimantation ; dans ce cas, la buse de projection doit être courbée en forme de cercle concentrique à la roue.
Quand la fabrication utilise des cylindres de laminoirs comme pourla préparation de surfaces planes, l'un des cylindres est constitué, d'après l'invention, par une matière non magnétique, et renferme un appareil d'aimantation comportant plusieurs pôles placés côte à côte à l'intérieur du cylindre s'étendant sur sa longueur et qui tournent en sy-nohronisme avec le rouleau; les pôles meuvent être fixés sur le cylindre ou sur des roues tournantes spéciales.
Dans la fabrication d'objets extrudés, on se sert, d'a près l'invention, de moules en deux ou plusieurs pièces, l'une de ces pièces étant constituée par une matière non magnétique et por- tant à sa partie postérieure,l'appareil d'aimantation et ses pales ex- citateurs dans des logements qui ne sont séparés de l'intérieur du moule, de préférence, que par une paroi mince.
Les produits semi-finis et finis relises en la matière
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d'après l'invention, sous forme de profiles, de rubans, de bandes de feuilles, de moulages pleins ou creux, ou d'objets achevés, peuvent de préférence être pourvus d'une couche auto-collante pour leur fixation sur des matières non,.ferromagnétiques, ce qui per- met le collage en tous lieux. par ailleurs, la matière élastique aimantée peut être revêtue d'un côté d'une garniture élastique spongieuse pour compenser les inégalités de surface.
Dans la description qui va suivre, la matière et le procédé de préparation sont décrits pour des matières plastiques -du genre caoutchouc. Mais,étant donné que la préparation de cette matière pour aimantation présente des avantages surpensants en ce qui concerne l'aimantation par suite de sa teneur élevée inhabi= tuelle en liant, on'peut utiliser également des matières plastiques que l'on ne désigne pas dans le 1 gage courant comme appartenant au genre caoutchouc, et même des matières plastiques qui prennent, . après durcissement, une forme rigide et solide.
Il faut seulement t que toues ces matières premières présentent, pendant leur chauf- fage et l'aimantation simultanée, une phase liquide de faible vis aminanttées cosité, de manière que les particules/ puissent se déplacer en pra tique librement dans le mélange. Les matières anisotropes, plus particulièrement, peuvent alors prendre librement leur position préférentielle, ce qui n'était pas possible pour les aimants per- manents connus contenant un liant. Le manque d'homogénéité qui en résulte n'a, dans la plupart des cas, aucune importance pra- tique, puisque un corps préparé d'après ce procédé ne sera plus aimanté autrement ultérieurement.
Les matières à aimantation permanente qui se présentent déjà sous forme de poudre conviennent le mieux à la mise en oeuvre de l'invention. Etant donné que ces matières sont souvent pyropho- riques, la suite des opérations doit se faire à l'abri de l'oxy gène de l'air,par exemple en recouvrant ces matières de liquides appropriés ou en utilisant des gaz inertes. Des émollients peuvent ,
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également servir à empêcher le contact entre les poudres et l'oxy gène de l'air. Il faut choisir les matières aimantées parmi cel- les qui présentent une perméabilité aussi faible que possible.
Des matières de ce.genre sont, par exemple, le manganèse-bismuth, les aimants dits oxydes à base de fer-baryum, fer-strontium, mais éga- lement ceux à base de fer-titane, fer-titane-potassium, ou fer-ba- ryum-tftane-potassium etc... Le groupe à base de titane est traité par la chaleur de la même manière que, par exemple, le groupe fer- baryum. On a constaté avec surprise que lea oxydes à aimantation permanente à base de titane présentent également les qualités d'aimantation favorables, au même titre que les aimants oxydes con- nus à base de fer-baryum. Ces matières aimantées peuvent être fa- briquées directement sous forme de poudre, en soumettant la poudre à un traitement par la chaleur/apporoporiée mais on peut également procéder par agglomération et broyage.
En procédant à un concas- sage approprié, on fait apparattre les propriétés anisotropes de ces matières. Avec une composition de 16 parties de fer pour une partie de titane (on s'est servi d'oxyde de fer et de titanyle- oxalate de potassium en quantité voulue), on obtient après trai- tement par la chaleur de cette poudre pendant 10 minutes à 1160 des valeurs magnétiques de 25,5 cgs/g pour une redutances d'environ 1700 Oersted. La poudre à aimantation permanente ainsi obtenue a, pratiquement, les marnes caractéristiques qu'une poudre isotrope en oxyde de fer-baryum et convient par suite particulièrement bien à la mise en oeuvre de l'invention.
Sur les dessins, on a représenté,à titre d'exemples, quelques modes de réalisation.
La figure 1 montre schématiquement la tête d'injection de presse à vis comportant des aimants d'aimantation placés sur une chaîne sans fin.
La figure 2 montre schématiquement la tête d'injection
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d'une presse à vis comportant des pôles d'aimantation placés sur le pourtour d'une roue.
La figure 3 montre schématiquement un cylindre de lami- noir avec Interposition d'un cylindre d'aimantation.
La figure 4 est une coupe schématique d'un moule à in- jection renfermant des aimants d'aimantation.
Sur la figure 1, la matière plastique l, contement la matière aimantée, sort, sous l'action de la presse à vis 2}de la buse 5, chauffée par le enroulements 3 et 4. Ce déplacement se fait à l'état encore plastique à travers J'extrémité de la buse, dont une paroi 6 est constituée par une matière non magnétique; c'est à travers eette paroi que les aimants 10 aimantent la matière sor- tante, jusqu'àd ce qu'elle se fige par refroidissement à la sortie de la buse. Ces aimants 10 sont fixés à la chaine 9) qui est dé- placéem àd l'aide des roues 7 et 8) le long de la paroi de la buse, à une vitesse égale à la vitesse de sortie de la matière plasti- que. Le refroidissement à l'extrémité de la buse est réalisé par un dispositif de refroidissement 11 parcouru par de l'eau.
Sur la figure 2, on voit une roue 14 munie.d'aimants 13 qui pénètrent dans l'extrémité découpée en forme de cercle de la buse 12 ; cette roue tourne à une vitesse qui, mesurée sur son pourtour, est la même que celle de la matière plastique 15 qui sort,sous l'influence de la presse à vis 16, de la buse 12 chauf- fée par les enroulements 17 et 18
On voit figure 3, la fabrication de feuilles, bandes, etc... sur des cylindres de laminoirs; la matière 19 est placée sur le cylindre 20 et passe sur le cylindre 22 muni d'aimants 21 pour atteindre le cylindre de laminoir 23 Puis) la bande re- froie et figée quiLte l'appareil.
Le moule représenté figure 4 sert à la fabrication d'objets oulés qui sont ksou mis pendant l'opération à une désho- mogénéisation pour augmenter le champ magnétique. On a encastré
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les aimants 27 dans le corps du moule 24 constitué en matière non magnétique; ce moule est fermé par le couvercle 25,égale- ment en matière non magnétique, qui comporte la buse d'injection 26; le circuit magnétique des aimants est fermé par la plaque 28 en matière ferro-magnétique.
Les intervalles entre les aimants 27 sont remplis par des pièces 31 en matière non magnétique. pendait l'injection de la masse thermoplastique 29, la composition de cette derrière se modifie le long des lignes de force émanant des aimants 27, de telle sorte que les zones parcourues par les lig- nes de force se trouvent enrichies en matière aimantée en poudre, comme on l'a indiqué en renforçant le pointillé en 30.
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The object of the invention is a new material having permanent magnetizing properties and which, owing to its composition and its manufacturing process, presents much more extensive application possibilities than the materials to be used. known permanent magnetization.
The invention consists of incorporating, preferably into a rubber-like thermoplastic material and during any phase of the preparation, a filler consisting of a permanently magnetized material, in the form of
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of powder or grains, in the proportion of 20 to 80% by volume. This material can then be used in the manufacture of objects of virtually any shape which adhere to similar materials or to ferro-magnetic bases. The magnetic field of the material according to the invention can also have other applications in physics.
For the manufacture of this material, according to the invention, the procedure is as follows: mixing the thermoplastic material in powder or grains, which has been given properties similar to those of rubber in using emollients or which exhibit these properties by virtue of their composition and polymerization, with permanently magnetized powder, and the mixture is processed according to the usual technique by kneading, plasticization, rolling, stamping, extrusion or blowing, in plates, sheets, profiles, or various objects; magnet by distributing the poles at will on the surface or in section during the passage from the fluid plastic state to the rigid state.
Before the introduction of the powder mixture into a screw press or an extrusion machine, it is further preferable according to the invention to prepare a granulated mixture which contains the desired proportions of plastic and powder. magnetized. This facilitates the transformation of the plastic material in the successive machines, and a product of great homogeneity is obtained.
For this preparation, all permanently magnetized raw materials can be used, either they can be reduced to small particles by a mechanical process and they are isotropic or anisotropic, or they are present at the end of the process. their manufacture in the form of powder or of isotropic or anisotropic grains; according to another oarao- teristic of the invention, they must be subjected, to a
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any phase of their manufacture during which the synthetic material is still plastically deformable, by the action of a permanent magnetic field to obtain the orientation of the magnetic steel particles in the desired direction.
If, for example, during the manufacture of a permanent magnet object, a. magnetic field - in a mold while the mixture of magnetic powder and elastic binder is extruded in this mold which forms a liquid or pasty mass when hot, the magnetic particles which swim to a certain extent in the mass, form a chain magnetic with accumulation of magnetized matter along the lines of force. If a nisotropic powder is used, there is the added benefit of the particles turning to their preferred position, which increases the strength of the field.
This process certainly makes the material less homogeneous to a certain extent, but this does not affect the mechanical properties of the finished product; on the other hand, from the physical point of view, one obtains an appreciable improvement of the magnetic conditions the action of the magnetic field used, according to the invention, is all the more favorable than the material present in the liquid state. plastic has a relatively low viscosity and which, moreover, after hardening and despite its elasticity, fixes the oriented magnetic steel particles in their position.
Preferably, plastics are used which are liquid at a given temperature, such as, for example, super-polyamides with a melting point of around 220 ° C.
A suitable device for carrying out the process, when screw presses are used, consists of a magnetization apparatus placed in the projection head or entering therein laterally with respect to the projection nozzle. of non-magnetic material;
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the poles of this device are directed towards the nozzle, the walls of which have preferably been thinned at this point, and move in the immediate vicinity of the nozzle in synchronism with the output speed of the plastic product.
This movement must be done at equal speed, for the magnetized particles to be able to orient themselves in the liquid or pasty phase of the plastic material.
At the point of the nozzle where the bonding material has already hardened to some extent by cooling, the action of the magnetization apparatus can be stopped.
The magnetization device described may take the form of an endless pole bearing chain which passes under the nozzle in synchronism with the speed of extrusion of the product. In this case, the usual rectilinear shape of the nozzle and of the projection channel can be retained.
But we can also, according to the invention, use a wheel provided with magnetization poles; in this case, the projection nozzle must be curved in the form of a circle concentric with the wheel.
When the manufacture uses rolls from rolling mills as for the preparation of flat surfaces, one of the rolls is made, according to the invention, of a non-magnetic material, and contains a magnetization apparatus comprising several poles placed side by side. inside the cylinder extending over its length and which rotate in sy-nohronism with the roller; the poles can be fixed on the cylinder or on special rotating wheels.
In the manufacture of extruded articles, use is made, according to the invention, of molds in two or more parts, one of these parts being constituted by a non-magnetic material and bearing at its rear part, the magnetization apparatus and its exciter blades in housings which are separated from the interior of the mold, preferably only by a thin wall.
Semi-finished and finished products reviewed in this area
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according to the invention, in the form of profiles, tapes, strips of sheets, solid or hollow moldings, or finished articles, may preferably be provided with a self-adhesive layer for their attachment to materials no, ferromagnetic, which allows bonding anywhere. furthermore, the elastic magnetized material can be coated on one side with an elastic spongy lining to compensate for surface unevenness.
In the description which follows, the material and the method of preparation are described for plastics -of the rubber type. However, since the preparation of this material for magnetization has overwhelming advantages with regard to magnetization due to its unusually high content of binder, one can also use plastics which are not designated. in the current 1 pledge as belonging to the rubber type, and even plastics which take,. after hardening, a rigid and solid form.
It is only necessary that all these raw materials exhibit, during their heating and simultaneous magnetization, a liquid phase of low aminantly viscosity, so that the particles can in practice move freely in the mixture. The anisotropic materials, more particularly, can then freely take their preferred position, which was not possible for known permanent magnets containing a binder. The resulting lack of homogeneity is in most cases of no practical importance, since a body prepared by this process will not be magnetized otherwise later.
The permanently magnetized materials which are already in powder form are best suited for the implementation of the invention. Since these materials are often pyrophoric, further operations must be carried out in the absence of oxygen in the air, for example by covering these materials with suitable liquids or by using inert gases. Emollients can,
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also serve to prevent contact between powders and oxygen in the air. Magnetized materials should be chosen from among those which have as low a permeability as possible.
Materials of this kind are, for example, manganese-bismuth, the so-called oxide magnets based on iron-barium, iron-strontium, but also those based on iron-titanium, iron-titanium-potassium, or iron-baryum-tftan-potassium etc. The titanium-based group is heat treated in the same way as, for example, the fer-barium group. Surprisingly, it has been found that the titanium-based permanent magnet oxides also exhibit favorable magnetizing qualities, as do the known iron-barium oxide magnets. These magnetized materials can be made directly in powder form, by subjecting the powder to heat / additive treatment, but it can also be done by agglomeration and grinding.
By carrying out a suitable crushing, the anisotropic properties of these materials are shown. With a composition of 16 parts of iron to one part of titanium (iron oxide and potassium titanyloxalate were used in the desired amount), after heat treatment of this powder for 10 minutes at 1160 magnetic values of 25.5 cgs / g for a redutancy of about 1700 Oersted. The permanently magnetized powder thus obtained has, in practice, the characteristic marls of an isotropic powder of iron-barium oxide and is therefore particularly suitable for the implementation of the invention.
In the drawings, there are shown, by way of examples, some embodiments.
Figure 1 schematically shows the screw press injection head comprising magnetization magnets placed on an endless chain.
Figure 2 schematically shows the injection head
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of a screw press comprising magnetization poles placed around the periphery of a wheel.
Figure 3 shows schematically a cylinder of black laminate with the interposition of a cylinder of magnetization.
FIG. 4 is a schematic sectional view of an injection mold including magnetization magnets.
In FIG. 1, the plastic material l, against the magnetized material, comes out, under the action of the screw press 2} from the nozzle 5, heated by the windings 3 and 4. This movement takes place in the still state. plastic through the end of the nozzle, one wall 6 of which is made of a non-magnetic material; it is through this wall that the magnets 10 magnetize the exiting material, until it freezes on cooling at the exit of the nozzle. These magnets 10 are fixed to the chain 9) which is moved by means of the wheels 7 and 8) along the wall of the nozzle, at a speed equal to the exit speed of the plastic material. The cooling at the end of the nozzle is carried out by a cooling device 11 through which water flows.
In Figure 2, we see a wheel 14 provided with magnets 13 which penetrate into the cut end in the form of a circle of the nozzle 12; this wheel rotates at a speed which, measured on its periphery, is the same as that of the plastic material 15 which comes out, under the influence of the screw press 16, from the nozzle 12 heated by the windings 17 and 18
We see in Figure 3, the manufacture of sheets, bands, etc ... on rolling mill rolls; the material 19 is placed on the cylinder 20 and passes over the cylinder 22 provided with magnets 21 to reach the rolling mill cylinder 23 Then) the re-crumpled and frozen strip which leaves the apparatus.
The mold shown in FIG. 4 is used for the manufacture of molded objects which are subjected during the operation to a de-homogenization in order to increase the magnetic field. We embedded
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the magnets 27 in the body of the mold 24 made of non-magnetic material; this mold is closed by the cover 25, also of non-magnetic material, which includes the injection nozzle 26; the magnetic circuit of the magnets is closed by the plate 28 of ferro-magnetic material.
The gaps between the magnets 27 are filled with parts 31 of non-magnetic material. During the injection of the thermoplastic mass 29, the composition of this back changes along the lines of force emanating from the magnets 27, so that the areas traversed by the lines of force are enriched in powdered magnetized material , as indicated by reinforcing the dotted line at 30.