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Procédé d'injection pour la fabrication d'objets en matières plasti- ques renforcées.
La présente invention concerne un procédé perfectionné pour l'obtention par injection d'objets en matières plastiques ren- forcées au moyen de substances fibreuses.
On sait qu'il est possible d'obtenir des objets moulés pouvant atteindre de grandes dimensions et doués d'excellentes propriétés mécaniques, par injection sous pression d'une résine liquide polymérisable in situ dans un moule adéquate entre les deux parties duquel est préalablement placé le renfort, généra- lement constitué dans ce cas par un tissu. L'expérience montre en effet que l'imprégnation à coeur du renfort s'effectue plus unifor- mément que dans les procédés de moulage habituels par pressage des
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stratifiés et qu'il en résulte que les objets obtenus cnt des wopri été¯^- mécanouses nettement supérieures.
Toutefois, les pertes de charge considérable? quis'opa- sent dans le moule à la progression de la résine liquile au travers du renfort limitent la vitesse de l'injection et, pour des pièces un peu importantes, rendent la durée d'injection de chaaue pièce excessivement longue.
Pour réduire cette durée de l'injection, on peut augmen- ter la pression de l'injection mais cela entraîne l'utilisation de moules à très haute résistance mécanique, donc coûteux, et provoque inévitablement un déplacement des fibres du rer.fort qui est préjudiciable à l'aspect et aux qualités mécanicues des pièces ainsi obtenues. Ce phénomène dit "mashing", déjà sensi- ble avec un renfort en tissu de verre, devient particulièrement important avec des renforts en fibres coupées, limitant pratiquement le procédé à l'emploi de renforts constitués par des fibres tiséees.
En outre, les procédés d'injection nécessitent en fin d'opération, au moment où le moule se trouve entièrement arni de résine, une prolongation de l'injection pour purrger le mou- lage des bulles d'air oui restent inévitablement occluses dans la résine du fait de la structure poreuse du renfort, jusqu'à ce que la résine sorte claire du moule. Il en résulte une perte de résine qui peut être relativement importante si celle-ci ne peut être normalement réemployée.
Le procédé d'injection, objet de l'invention, permet d'éviter ces divers inconvénients et permet d'utiliser aussi bien des renforts tissés que des renforts constitués de fibres- coupées.
Le procédé consiste essentiellement à injecter la résine dans le moule sous une pression périodiquement variable, On assure ainsi, sans déplacement des fibres du renfort placées entre les deux parties du moule, une pénétratior complète et une progression rapide de la résine à travers le renfort.
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On peut en effet admettra que sous l'effet de la pulsa- +ion de la pression, le moule et/ou le renfort fibreux subis- sent ure déformation élastiaue qui, au maximum de la pression, favorise le cheminement de la résine dans les interstices due plus grandes dimensions du renfort et ensuite, lorsque la pres- sion décroît et que le moule et/ou le renfort reviennent élas- tiauement à leur forme primitive, tend à faire pénétrer la résine dans les interstices les plus- fins.
On neut oralement penser oue l'alternance du cens de cheminement de la résine autour des fibres à chaque période de la pulsation et la rela- tive brièveté des impulsions sont 3 l'oririne du fait que pra- tiquement on n'observe pas de déplacement des fibres du ren- fort, même lorsu'il s'agit de fibres coupées.
La Demanderesse a trouvé er effet que, tout en partant de faibles pressions d'alimentation, en général au plus égales à 2 kg/cm, il est possible grâce au procédé de l'invention de réduire de moitié au moins la durée d'injection par rapport aux procédés d'injection continue et qu'en outre, le? pulsa- tions communiquées à la résine étaient suffisantes pour assurer la division, l'éclatement et l'évacuation des bulles d'air pouvant se trouver emprisonnées entre le renfort et la résine au cours de la progression de celle-ci à travers le renfort, évitant ainsi d'avoir à prolonger l'injection pour purger le moulage de l'air occlus.
Les caractéristiques, fréquence et amplitude de la modulation donnée à la pression de la résine dépendent des dimensions du moulage à réaliser, de la forme, des dimensions et de la structure du moule lui-même, de la nature et de l'épais- seur du renfort ainsi que de la pression adoptée pour l'injec- tion et de la fluidité de la résine employée. Des fréquences de l'ordre de 0,2 à 5 pulsations par seconde et des amplitudes de la pression comprises entre 0 et 10 kg/cm2 conviennent géné-
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ralement.
La pression périodiquement variable communiqueé 3 la résine lors de son injection dans le moule peut être obtenue par tous moyens approprier. C'est ainsi que l'on peut, partant d'une alimentation àpression constante, prévoir des moyens, tels que vannes par exemple, qui permettent de diminuer cycli- quement la pression donnée à la résine pour son injection dans le moule, la valeur de cette pression vairnt entre celle de la pression constante d'alimentation et une valeur nulle ou faible.
On peut également superposer une pression alternative à une pression normale d'alimentation, la pression d'injectior variant alors entre une valeur maximaleet une valeur minimale pouvant d'ailleurs être nulle ou négative dans certains cas. Or. peut notamment utiliser le déplacement alternatif d'un piston à l'intérieur d'un cylindre de dimensions déterinees, communi- quant avec le canal d'injection et entièrement garni de résine liquide. Le déplacement du piston peut être obtenu très simple- ment au moyen d'une came de forme convenable fourrant au con- tact de la tête du piston à la visesse voulue.
On peut utiliser les moules généralement employés pour le moulage des résines polyesters, composés normalement de deux pièce:; laissant entre elles l'intervalle prévu pour l'é- paisseur finale de l'objet lorsque ces deux pièces sont fixées l'une à l'autre. Ces moules comportent une ou plusieurs ouver- tures au bas du 'noule pour l'arrivée de la résine et des évents à la partie supérieure pour l'évacuation de l'air et de l'excès éventuel de résine. Les matériaux servant à la confection de ces moules peuvent être relativement légers tout en assurant ..une rigidité suffisante de l'ensemble. Le serrage des deux par- ties du moule est effectué par un moyen mécanique ou pneumatique quelconque.
Le renfort est placé préalablement à l'injection entre
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les deux DartipF du moule, Pn quantité telle qu'elle correfrorde à la Quantité de verre ou autre atériau de renfort que l'on s'est fixée pour l'objet définitif en vue. Il doit être réparti aussi uniformément que possible afin d'éviter les cheminements préférentiels. Quoiqu'on puisse utiliser des tissus cu des mats, l'emploi de préformes reste le moyen le plus industriel.
Il est toujours nécessaire dans le cas de préformes dont les fibres sont fixées entre elles car un liant, que la quantité de liant soit suffisante pour éviter tout déplacement clés fibres lors de l'injection, mais inférieure cependant à celle qui serait sus- ceptible d'entraîner Des pertes de charge trop considérables à l'intérieur du moule et ainsi une augmentation trop importante de la durée d'injection. A titre d'exemple, on utilise, suivant la structure du renfort, de la forme du moule, de la naturede la résine, etc.., des Quantités de liant à base de résine poly- ester comprises entre 5 et 10%, comptées en poids de produit sec par rapport au poids de la préforme.
Les moulages obtenus en utilisant des préformes, par in- jection de résines selon le procédé de l'invention, présentent notamment des qualités mécaniques remarquables comparativement aux moulages équivalents obtenus par les procédés ordinaires de pressage. C'est ainsi que l'on obtient avec une même résine polyester des propriétés mécaniques du même ordre pour unstra- tifié obtenu par injection avec 25% de verre sous forme de fibres coupées et un stratifié obtenu par pressage avec 50% de verre sous forme de tissu de verre de qualité courante, dé- montrant ainsi que malgré l'emploi d'une quantité de verre moi- tié, la résistance mécanique du stratifié obtenu par injection selon l'invention n'est pas réduite pour autant.
Pour améliorer les propriétés mécaniques des moulages obtenus par le procédé suivant l'invention, on peut de façon en soi connue, sécher le renfort, par exemple par un courant d'air
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sec et chaud à travers le dit renfort, placé dans le moule, préalablement à l'opération d'infection.
On emploie de préférence des résines de viscosité faible ou moyenne, dont le durcissement in situ est provoqué de toute façon en soi cornue lorsoue l'injection est terminée.
A la condition d'employer des systèmes catalytiaues adé- ouats, il est possible d' opérer l'injection à chaud pour réduire la viscosité de la résine et pour gagner du temps, dans des opérations faites en série. Dans ce cas; le moule coaporte un dispositif convenable de chauffage. On peut ainsi opérer l'in- action à des températures pouvant atteindre par exemple 50 C dans le cas d'une résine polyester, la polymérisation étant effectuée en portant le moule et son contenu à température plus élevée. Le démoulage s'opère ensuite normalement et le moule est aussitôt réemployé.
Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention pour permettre d'accélérer la cadencé de production on réduisant encore la durée d'injection, on augmente provisoirement, pendent l'injection, l'espace offert à la résine à l'intérieur du moule, ce qui facilite sa pénétration et sa propagation au travers du renfort.
C'est ainsi qu'on peut laisser le moule s'entrouvrir d'une épaisseur déterminée sous l'effet de la pression d'injection pendant toute la durée de l'injection. En fin d'injection, le moule est alors refermé par un moyen quelconque, mécanioue ou pneumatique, ce qui entraîne une compression du renfort et l'ex- pulsion de l'excès de résine hors du moule. On réajuste de cette façon le pourcentage de verre du moulage à la valeur que l'on s'est choisie.
On peut aussi n'introduire dans le moule entrouvert quela quantité de résine strictement nécessaire au moulage, la résine en fin d'injection, ne garnissant alors qu'une partie du moule,
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puis achever l'imprégnation de l'ensemble du renfort et le gar- nisage total du moule, en serrant progressivement le moule.
L'expérience prouve que dans ces deux cas les propriétés mécaniques des moulages obtenus restent aussi bonnes quedans le procédé d'injection en moule serré mais que le gain de temps est par exemple de plus du double dans le cas où l'espace laissé libre entre les deux parties du moule se trouve ainsi doublé.
Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, combinant les effets conjugués de la pulsation de l'injection et de l'ouverture et de la fermeture limitées du moule pour di- minuer la durée d'injection et favoriser le départ de l'air occlus, on peut, au cours de 1'injection de la résine, imprimer à l'une des parties du moule dans le sens de son ouverture et de sa fermeture, un mouvement alternatif dont la fréauence et 1'amplitude sont réglées convenablement sur la fréquence et l'amplitude de la pulsation de l'injection.
En effet, par un réglage convenable tenant compte notamment de la forme, des dimensions et de la structure du moule, on peut obtenir que la contrepression exercée à l'extérieur du moule soit minimale lors- que 1-* amplitude de pulsation d'injection est maximale et l'in- verse dans la phase suivante, de façon à ce que la pénétration de la résine soit facilitée par l'ouverture momentanée du moule dans un premier temps et que le moulage reprenne ses dimensions normales dans un second temps lorsque la pression d'injection se trouve manément annulée.
Pour des pièces un peu impor- tartes, il convient que le réglage de la phase du mouvement al- ternatif de la partie mobile du moule puisse varier par rapport celle de la pulsation d'injection au fur et à mesure que se poursuit l'injection pour tenir compte du temps de propagation de la pulsation d'injection à travers le mélange de résine et de renfort, ce temps de propagation augmentant nécessairement
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au fur e-z '-- mesure ue proçr=""" le front 0.P résine dan- le moule.
Les exemples oui suivent, donnas à titre purement indica tif et non limitatif, sort instinés à montrer la manière dont peut être appliqué le procède de la présente invention, airi que les propriétés mécaniques des produits obtenus.
EXEMPLE 1
Pour réaliser un seau tronconique en résine polyerter armée de fibres de verre, de 26 cm de hauteur, dont lefort possè- de un diamètre de 22 cm et 1'ouverture supérieure un diamètre de 30 cm, on utilise un moule riide en résine polyester renforcée de fibres de verre, composé de deux parties qui, lorsqu le moule est ferme, laissent pr.tre elles un espace libre de 3 mm au niveau du fond et latéralement, cet espace libre définissent l'épaisseur correspondante du fond et de la paroi latérale du seau après démoulage. Le fond du moule femelle comporte en sor. centre une tubulure de 8 mm de diamètre intérieur par où s'effec- tue l'injection de la résine.
Le bord supérieur du moule femelle comporte deux ouvertures de 8 mm de diamètre pour l'évacuation de l'air chassé par la résine. Les deux parties du moule sont serrées l'une sur l'autre, sans joint, au moyen de six brides dis- posée:- diamétralement sur le pourtour du moule.
Le renfort est constitué par une préforme de fibre de verre de 380 g fixée au moyen du liant émulsionné dénommé commer- cialement Stratyl BL 13, à raison de 8% en poids d'extrait sec par rapport au poids de la préforme. Celle-ci est étuvée 5 minu- tes à 180 pour fixer le liant et chasser l'humidité, avant d'être placée entre les deux parties du moule.
On utilise comme résine polyester, le mélange de 80% de résine dénommée commercialement Stratyl A 16 et de 20% de rési- ne dénommée Stratyl A 31... Au mélange, on ajoute 2% en poids de peroxyde de benzoyle comme catalyseur.
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La pression périodiquement variable de l'injection est obtenue par un dispositif de pulsation à piston analoque à celui qui a été décrit plus haut, communiquant avec la tubulure d'injection. Ce dispositifcomporte une chambre cylindriaue dans laquelle se déplace alternativement un piston de 29 mm de diamètre, dont la course est de 30 mm.
Le renfort étant en place dans le moule, les deux parties du moule enduites d'un agent de démoulage sont ajustées et serrées au moyen des brides ; met en marche lapompe amenant la résine dans le corps du dispositif de pulsation qu'elle doit remplir complètement et à la tubulure d'injection, au bas du moule. La pression de la résine à la sortie de la pompe est de 1 kg/cm2; cette pression est contrôlée à l'aide d'un manometre et est maintennue constante pendant toute l'injection.
Dès que cette pression s'établit, on met en marche le dispositif de pulsation à la cadence de deux périodes par se- conde, oui fait varier la pression à l'intérieur du moule entre 0 et 5 kg/cm2 environ. La résine pénètre dans le renfort en chassant l'air par les évents. L'opération d'injection est ar- rêtée dès que la résine commence à apparaître par les évents.
Très rapidement elle sort claire et l'on arrête l'opération.
Pour injecter 790 g de résine il a fallu enviror 3 mi- rutes 10 secondes, ce cui correspond à un débit de 15 kg de résine par heure. ;
Le moule est porté dans une enceinte chauffée à 100 C jusqu'à polymérisation complète de la résine et l'on procède au démoulage.
La pièce obtenue pesant 1170 g présente un bon aspect translucide et sonne clair. On n'observe pratiquement pas de dé- placement des fibres sur la totalité du moulage et le sea,i peut être mis er. service aussitôt, aurès la finition des borde. Sa te- neur en fibres de verre s'élève à 32,4.
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Le moule est sommairement nettoyé, enduit d'agent de démoulage et remis en service pour le moulage de la pièce sui- vante. Il a pu servir ainsi une centaine de fois en fournissant des pièces irréprochables.
Des échantillons de stratifiés prélevas sur cette produc- tion en différentes places du seau ont été taillés % la dimen- sion d'éprouvettes normalisées eu soumis à différents esseis mécaniques . On constate que les résistances à la traction et à la flexion de res éprouvettes sont toujours supérieure? à celles d'éorouvettes taillées dans des stratifiés obtenus à la main avec la même résine contenant le même pourcentage de verre sous forme de mat soit en moyenne 1455 kg/cm2 pour la traction con- tre 680 kg/cm et 1953 kg/cm pour la flexion contre 1780 kg/cm2.
En procédant avec les mêmes matières premières et dans les mêmes conditions que celles oui viennent d'être indiquées mais en ne faisant pas fonctionner le dispositif de pulsation; la durée de l'injection d'une même quantité de résine est alor de 7 minutes 18 secondes, ce qui correspond à un débit de 6,5 kg de résine par heure. En outre., pour que la résine sorte claire par les évents, il faut prolonger l'injection d'environ 7 à 8 minutes, ce qui correspond à une perte de résine e l'ordre de celle qui est déjà nécessaire pour imprégner le renfort .
Enfin, après démoulage on peut observer un déplacement très net des fibres et une légère accumulation de celles-ci au voisinage de la zone de raccordement entre le fond et la paroi latérale du seau air¯si que vers les bords supérieurs de celui-ci, d'ou une grande irrégularité dans le . propriétés mécanicues der éprou- vttes taillées à partir d'échantillons prélevés sur une série de ''eaux obtenus de cette façon.
EXEMPLE 2
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On opère le moulave de ''eaux d,' mêmes dlr::e.!"1o:" '1f' c ux décrits dans l'exem?1e 1, en nti? f r3nt les r;z-e7 r.p.:1èr- 0rp-
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:n14rez, en ul4mr "ué1!:";i tF L:ai5 or! laissant au 3Q art 1Ir esT;.ce libre sumiénentaire égal à 3 mm entrp le moule mâle et 1 roui(, femelle, par interposition de cales d'épaisseur entrp les bord*'! des deux parties du moule et en serrant le tout au moyen des brides, conte dans l'exemple 1.
On constate que pour injecter sous 1 kg de nression, avec une pulsation de fréquence et d'amplitude égales à celles de l'exemple 1, une cuantité de résine équivalente, soit 790 g de résine, il ne faut plus que 1 minute 32 secondes, ce cui corres- pond à un débit de 31 kg/heure de résine.
En ôtant les cales d'épaisseur et en serrant progressive- ment l'une contre l'autre les deux parties du moule jusqu'à sa fermeture complète, ce qui a pour effet de faire remonter la résine qui affleure alors aux évents du pourtour du moule, on obtient une pièce moulée ayant les dimensions définitives et dont le pourcentage de fibres de verre est de 33%.
La même opération pratiquée sans pulsation ne permet pas de dépasser un débit horaire de résine injectée supérieur à 17 kg/heure.
EXEMPLE 3
On réalise un seau tronconique analogue à celui décrit dans l'exemple 1, à partir d'une préforme en fibres de verre coupées de 380 g et d'une résine phénolique à 75% de substance réactive solide de poids spécifique égal à 1,25 et de viscosité à 25 C égale à 200 centipoises.
On utilise un moule en alliage léger dont les parois in- térieures sont polies et enduites d'un agent de démoulage. Apres avoir serré la préforme entre les deux parties du moule on in- jecte la résine liquide sous une pression de 0,8 kg/cm2 avec une pulsation de fréquence et d'amplitude égales à celles de l'exemple 1.
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La résine ressort par les évent; au bout de 170 secondes.
Ayant ainsi introduit 800 g de résine liquide dans le moule ' celui-ci est alors porté à la température de 135 pendant
490 secondes pour déterminer le durcissement de la résine.On laisse refroidir et procède au démoulage.
,, ¯ On obtient ainsi une pièce moulée homogène contenant 39% de fibres de verre et dont la résistance mécanique est particu- lièrement élevée.
REVEND 1 CATIONS.
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x... ##########"########## 1. Procède pour l'obtention, par injection d'objets en matières plastiques rerfcrcées au moyen de substances fibreu- ges, caractérisé en ce qu'on injecte la résine dans le moule sous une pression périodiquement variable.
2. Procédé suivant la revendicatior 1, caractérisé en ce qu'on part d'une alimentation en résine à pression constante que l'on diminue de façon périodiquement variable de .la-,libre à donner à la résine injectée dans le moule une pression variant périodi- quement entre une valeur nulle ou faible et celle de la pression /', d'alimentation.
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Injection process for the manufacture of articles made of reinforced plastic materials.
The present invention relates to an improved process for obtaining by injection objects made of plastic materials reinforced with fibrous substances.
It is known that it is possible to obtain molded objects which can reach large dimensions and endowed with excellent mechanical properties, by injection under pressure of a liquid resin which can be polymerized in situ in a suitable mold between the two parts of which is placed beforehand. the reinforcement, generally constituted in this case by a fabric. Experience shows that the core impregnation of the reinforcement is carried out more uniformly than in the usual molding processes by pressing
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stratified and as a result that the objects obtained cnt wopri were much better.
However, are the pressure losses considerable? which oppose in the mold to the progression of the liquid resin through the reinforcement limit the speed of the injection and, for somewhat large parts, make the injection time of each part excessively long.
To reduce this duration of the injection, the injection pressure can be increased, but this entails the use of molds with very high mechanical strength, and therefore expensive, and inevitably causes displacement of the fibers of the reinforcement which is detrimental to the appearance and to the mechanical qualities of the parts thus obtained. This so-called "mashing" phenomenon, already noticeable with a reinforcement made of glass fabric, becomes particularly important with reinforcements made of chopped fibers, practically limiting the process to the use of reinforcements constituted by woven fibers.
In addition, the injection processes require at the end of the operation, when the mold is completely free of resin, an extension of the injection to purge the molding of the air bubbles which inevitably remain occluded in the mold. resin due to the porous structure of the reinforcement, until the resin clears the mold. This results in a loss of resin which can be relatively large if it cannot be normally reused.
The injection process, which is the subject of the invention, makes it possible to avoid these various drawbacks and makes it possible to use both woven reinforcements and reinforcements made up of staple fibers.
The method essentially consists in injecting the resin into the mold under a periodically variable pressure. This ensures, without displacement of the fibers of the reinforcement placed between the two parts of the mold, a complete penetration and a rapid progression of the resin through the reinforcement.
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It can in fact be admitted that under the effect of the pulsation of the pressure, the mold and / or the fibrous reinforcement undergo an elastic deformation which, at the maximum of the pressure, favors the progress of the resin in the interstices due to the larger dimensions of the reinforcement and then, when the pressure decreases and the mold and / or the reinforcement steadily return to their original shape, tends to make the resin penetrate into the finer interstices.
Orally we can think of the alternation of the flow rate of the resin around the fibers at each period of the pulsation and the relative brevity of the pulses are the origin of the fact that practically no displacement is observed. fibers of the reinforcement, even in the case of staple fibers.
The Applicant has found the effect that, while starting from low supply pressures, generally at most equal to 2 kg / cm, it is possible, thanks to the method of the invention, to reduce the injection time by at least half. compared to continuous injection processes and that in addition, the? pulsations communicated to the resin were sufficient to ensure the division, the bursting and the evacuation of the air bubbles which could be trapped between the reinforcement and the resin during the progression of the latter through the reinforcement, thus avoiding having to prolong the injection to purge the molding of the occluded air.
The characteristics, frequency and amplitude of the modulation given to the pressure of the resin depend on the dimensions of the molding to be produced, on the shape, dimensions and structure of the mold itself, on the nature and the thickness. reinforcement as well as the pressure adopted for the injection and the fluidity of the resin employed. Frequencies of the order of 0.2 to 5 pulses per second and pressure amplitudes between 0 and 10 kg / cm2 are generally suitable.
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actually.
The periodically variable pressure imparted to the resin during its injection into the mold can be obtained by any appropriate means. This is how it is possible, starting from a supply at constant pressure, to provide means, such as valves for example, which make it possible to cyclically reduce the pressure given to the resin for its injection into the mold, the value of this pressure varies between that of the constant supply pressure and a zero or low value.
It is also possible to superimpose an alternating pressure on a normal supply pressure, the injection pressure then varying between a maximum value and a minimum value which may moreover be zero or negative in certain cases. Or. Can in particular use the reciprocating movement of a piston inside a cylinder of determined dimensions, communicating with the injection channel and entirely lined with liquid resin. The displacement of the piston can be obtained very simply by means of a cam of suitable shape contacting the head of the piston at the desired screw.
It is possible to use the molds generally employed for the molding of polyester resins, normally composed of two parts :; leaving between them the interval provided for the final thickness of the object when these two parts are fixed to each other. These molds have one or more openings at the bottom of the mold for the arrival of resin and vents at the top for the discharge of air and any excess resin. The materials used in making these molds can be relatively light while ensuring sufficient rigidity of the assembly. The clamping of the two parts of the mold is effected by any mechanical or pneumatic means.
The reinforcement is placed before the injection between
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the two DartipF of the mold, Pn quantity such that it correfrorde to the quantity of glass or other reinforcing material which one fixed for the final object in sight. It must be distributed as evenly as possible in order to avoid preferential paths. Although we can use fabrics or mats, the use of preforms remains the most industrial means.
It is always necessary in the case of preforms in which the fibers are fixed together because a binder, that the quantity of binder is sufficient to avoid any displacement of the fibers during injection, but less than that which would be susceptible to 'cause too great pressure drops inside the mold and thus too great an increase in the injection time. By way of example, depending on the structure of the reinforcement, the shape of the mold, the nature of the resin, etc., quantities of binder based on polyester resin of between 5 and 10%, counted, are used. by weight of dry product relative to the weight of the preform.
The moldings obtained by using preforms, by injection of resins according to the process of the invention, exhibit in particular remarkable mechanical qualities compared to equivalent moldings obtained by ordinary pressing processes. Thus, with the same polyester resin, mechanical properties of the same order are obtained for a stratified obtained by injection with 25% glass in the form of chopped fibers and a laminate obtained by pressing with 50% glass in the form of staple fibers. of glass fabric of ordinary quality, thus showing that despite the use of a quantity of half-glass, the mechanical strength of the laminate obtained by injection according to the invention is not thereby reduced.
To improve the mechanical properties of the moldings obtained by the process according to the invention, it is possible, in a manner known per se, to dry the reinforcement, for example by a current of air.
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dry and hot through said reinforcement, placed in the mold, prior to the infection operation.
Preferably, resins of low or medium viscosity are used, the hardening of which in situ is in any event caused by itself retorted when the injection is terminated.
Provided that suitable catalyst systems are employed, it is possible to operate hot injection in order to reduce the viscosity of the resin and to save time, in operations carried out in series. In that case; the mold coaports a suitable heating device. The inaction can thus be carried out at temperatures which can reach, for example, 50 ° C. in the case of a polyester resin, the polymerization being carried out by bringing the mold and its contents to a higher temperature. Demoulding then takes place normally and the mold is immediately reused.
According to another characteristic of the method of the invention to make it possible to accelerate the production rate, the injection time is further reduced, the space offered to the resin inside the mold is temporarily increased, during the injection. , which facilitates its penetration and propagation through the reinforcement.
This is how the mold can be left to open a predetermined thickness under the effect of the injection pressure for the duration of the injection. At the end of the injection, the mold is then closed by any means, mechanical or pneumatic, which causes compression of the reinforcement and the expulsion of the excess resin from the mold. In this way, the percentage of glass in the molding is readjusted to the value chosen.
It is also possible to introduce into the half-open mold only the quantity of resin strictly necessary for the molding, the resin at the end of the injection, then filling only part of the mold,
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then complete the impregnation of the whole of the reinforcement and the total filling of the mold, progressively tightening the mold.
Experience proves that in these two cases the mechanical properties of the moldings obtained remain as good as in the tight mold injection process but that the time saving is for example more than double in the case where the space left free between the two parts of the mold is thus doubled.
According to another characteristic of the process of the invention, combining the combined effects of the pulsation of the injection and of the limited opening and closing of the mold to reduce the duration of injection and promote the start of the injection. occluded air, it is possible, during the injection of the resin, to impart to one of the parts of the mold in the direction of its opening and its closing, a reciprocating movement, the frequency and amplitude of which are suitably adjusted to the frequency and amplitude of the injection pulse.
In fact, by a suitable setting taking into account in particular the shape, dimensions and structure of the mold, it is possible to obtain that the back pressure exerted outside the mold is minimal when 1 - * amplitude of the injection pulsation is maximum and the reverse in the following phase, so that the penetration of the resin is facilitated by the momentary opening of the mold at first and that the molding returns to its normal dimensions secondly when the injection pressure is manually canceled.
For slightly large parts, the phase adjustment of the alternating movement of the mobile part of the mold should vary from that of the injection pulsation as the injection continues. to take into account the propagation time of the injection pulsation through the mixture of resin and reinforcement, this propagation time necessarily increasing
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as e-z '- measure ue proçr = "" "the front 0.P resin in the mold.
The following examples, given purely indicative and not limiting, are instigated to show the manner in which the process of the present invention can be applied, as the mechanical properties of the products obtained.
EXAMPLE 1
To make a frustoconical bucket in polyerter resin reinforced with glass fibers, 26 cm high, the fort having a diameter of 22 cm and the upper opening a diameter of 30 cm, a rigid mold in reinforced polyester resin is used. fiberglass, composed of two parts which, when the mold is closed, leave a free space of 3 mm at the bottom and laterally, this free space defines the corresponding thickness of the bottom and the side wall from the bucket after demoulding. The bottom of the female mold has sor. center a tubing with an internal diameter of 8 mm through which the resin injection takes place.
The upper edge of the female mold has two openings 8 mm in diameter for the evacuation of the air expelled by the resin. The two parts of the mold are clamped one on the other, seamlessly, by means of six flanges placed: - diametrically around the perimeter of the mold.
The reinforcement is formed by a 380 g glass fiber preform fixed by means of the emulsified binder commercially known as Stratyl BL 13, at a rate of 8% by weight of dry extract relative to the weight of the preform. This is steamed for 5 minutes at 180 to fix the binder and drive off moisture, before being placed between the two parts of the mold.
As polyester resin, a mixture of 80% of resin known as Stratyl A 16 and of 20% of resin known as Stratyl A 31 ... is used. To the mixture, 2% by weight of benzoyl peroxide is added as catalyst.
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The periodically variable injection pressure is obtained by a piston pulsation device similar to that which has been described above, communicating with the injection tubing. This device comprises a cylindrical chamber in which a piston of 29 mm in diameter moves alternately, the stroke of which is 30 mm.
The reinforcement being in place in the mold, the two parts of the mold coated with a mold release agent are adjusted and tightened by means of the flanges; starts the pump bringing the resin into the body of the pulsation device that it must fill completely and to the injection nozzle at the bottom of the mold. The pressure of the resin at the outlet of the pump is 1 kg / cm2; this pressure is controlled using a manometer and is kept constant throughout the injection.
As soon as this pressure is established, the pulsation device is started up at the rate of two periods per second, or the pressure inside the mold is varied between approximately 0 and 5 kg / cm2. The resin penetrates into the reinforcement by expelling the air through the vents. The injection operation is stopped as soon as the resin begins to appear through the vents.
Very quickly it comes out clear and the operation is stopped.
To inject 790 g of resin, it took about 3 minutes 10 seconds, this corresponds to a flow rate of 15 kg of resin per hour. ;
The mold is brought into an enclosure heated to 100 ° C. until the resin has completely polymerized and the mold is removed from the mold.
The piece obtained weighing 1170 g has a good translucent appearance and sounds clear. Almost no fiber displacement is observed throughout the molding and the sea, i can be set. service immediately after finishing the edges. Its glass fiber content is 32.4.
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The mold is briefly cleaned, coated with mold release agent and returned to service for the molding of the next part. He was able to serve this way a hundred times by providing irreproachable parts.
Samples of laminates taken from this production at different places in the bucket were cut to the size of standard test specimens subjected to different mechanical tests. It can be seen that the tensile and flexural strengths of res test specimens are always greater? to those of test tubes cut from laminates obtained by hand with the same resin containing the same percentage of glass in the form of a mat, i.e. on average 1455 kg / cm2 for the traction against 680 kg / cm and 1953 kg / cm for bending against 1780 kg / cm2.
By proceeding with the same raw materials and under the same conditions as those just indicated but by not operating the pulsation device; the duration of the injection of the same quantity of resin is then 7 minutes 18 seconds, which corresponds to a flow rate of 6.5 kg of resin per hour. In addition., For the resin to come out clear through the vents, the injection must be prolonged for about 7 to 8 minutes, which corresponds to a loss of resin of the order of that which is already necessary to impregnate the reinforcement .
Finally, after removal from the mold, a very clear movement of the fibers can be observed and a slight accumulation of them in the vicinity of the connection zone between the bottom and the side wall of the air ¯ bucket towards the upper edges of the latter, hence a great irregularity in the. mechanical properties of tests cut from samples taken from a series of waters obtained in this way.
EXAMPLE 2
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We operate the moulave of '' eaux d, 'same dlr :: e.! "1o:"' 1f 'c ux described in example 1e 1, in nti? f r3nt les r; z-e7 r.p.:1èr- 0rp-
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: n14rez, in ul4mr "ué1!:"; i tF L: ai5 or! leaving to the 3Q art 1Ir est;. this sumiénentaire free equal to 3 mm between the male mold and 1 roui (, female, by interposing shims between the edges * '! of the two parts of the mold and tightening the whole means of the flanges, story in example 1.
It is noted that to inject under 1 kg of pressure, with a frequency and amplitude pulsation equal to those of Example 1, an equivalent quantity of resin, i.e. 790 g of resin, it only takes 1 minute 32 seconds , this cui corresponds to a flow rate of 31 kg / hour of resin.
By removing the shims and gradually squeezing the two parts of the mold against each other until it is completely closed, which has the effect of raising the resin which is then flush with the vents around the perimeter of the mold. mold, a molded part is obtained having the final dimensions and in which the percentage of glass fibers is 33%.
The same operation performed without pulsation does not make it possible to exceed an hourly flow rate of injected resin greater than 17 kg / hour.
EXAMPLE 3
A frustoconical bucket similar to that described in Example 1 is produced from a preform of cut glass fibers of 380 g and a phenolic resin containing 75% of solid reactive substance with a specific weight equal to 1.25. and a viscosity at 25 ° C. equal to 200 centipoise.
A light alloy mold is used, the inner walls of which are polished and coated with a mold release agent. After having clamped the preform between the two parts of the mold, the liquid resin is injected under a pressure of 0.8 kg / cm 2 with a pulsation of frequency and amplitude equal to those of Example 1.
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The resin comes out through the vents; after 170 seconds.
Having thus introduced 800 g of liquid resin into the mold, the latter is then brought to the temperature of 135 for
490 seconds to determine the hardening of the resin. Allow to cool and proceed to demoulding.
,, ¯ A homogeneous molded part is thus obtained containing 39% glass fibers and whose mechanical resistance is particularly high.
SELLS 1 CATIONS.
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x ... ########## "########## 1. Proceeds for obtaining, by injection of plastic objects retrieved by means of fibrous substances, characterized in that the resin is injected into the mold under a periodically variable pressure.
2. Method according to revendicatior 1, characterized in that one starts from a supply of resin at constant pressure which is periodically variably reduced from .la-, free to give the resin injected into the mold a pressure. varying periodically between a zero or low value and that of the supply pressure / '.