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PROCEDES DE PREPARATION DE STRUCTURE .iÉi1 :'nru3 1.;'rA,1JItr;3 COLOREES ET NOUVEAUX TROPUITS AINSI OBTENUS.
La présente invention se rapporte à de nouveaux matériaux fibreux de construction et à leur procédé de fabrication ;plus particulièrement, elle se rapporte à une matière à base fibreuse, fabriquée à partir de fibres métalliques colorées composées, prises soit seules, soit en combinaison avec diverses matières plastiques.
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Grâce aux enseignements et à la mise en pratique de la présente invention, on a fabriqué un certain nombre de structures en fibres métalliques colorées et de corps composés en matière plastique et en fibres métalliques, qui sont caractérisés par un aspect tridimensionnel extraordinairement attrayant et par une résistance à la chaleur, une conductibilité thermique et des caractéristiques de résistance physique excellentes.Ces structures et leurs modes de fabrication seront décrits ci-après avec plus de détails.
La présente invention se rapporte non seulement à la fabrication de structures feutrées en fibres métalliques colorées en soi, mais elle concerne également l'emploi de ces produits compactés comme support de base pour une multitude de résines thermoplastiques et thermodurcissables pour former de nouveaux matériaux de construction très souhaitables Ces nouveaux matériaux ont de bonnes propriétés p@@siques et, en particulier, de bonnes caractéristiques d'ornementation.
Les fibres employées de préférence dans la mise en pratique de la présente invention comportent essentiellement un élément de substrat métallique revêtu sur ses faces opposées par un élément de revêtement coloré. Dans les exemples de réalisation préférés, ces revêtements sont formés par un film mince et coloré de résine époxy, lié au métal. Ces fibres sont de préférence faites en coupant des feuilles métalliques prises en sandwich entre les films très minces de résine époxy et revêtues par ces filma.
Un exemple de réalisation de la présente invention s'applique à un produit oompaoté feutré, relié par un
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procédé non métallurgique, formé de fibres métalliques revêtues composées. Dans un autre exemple de réalisation, ces produits compactés ne sont que partiellement imprégnés par une matière plastique thermoplastique ou thermoduroissable pour fournir une structure poreuse feutrée, tandis que, dans un autre exemple de réalisation, les pores du feutre sont complètement remplis par la matière plastique d'imprégnation. Dans un autre exemple de réalisation, des fibres composées non feutrées, sensiblement individuelles, sont utilisées pour renforcer diverses matières plastiques.
Dans un autre exemple de réalisation, ces fibres sont employées comme traitement de surface pour diverses matières de substrat, en particulier des substrats transparents. Un autre aspect de la présente invention s'applique à la fabrication de matières colorées du genre fil. Tous ces exemples de réalisation seront ci-après décrits avec plus de détails pour pormet. tre aux personnes expérimentées dans la technique de réaliser la présente invention.
Un objet principal de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication de produits compacté en fibres métalliques composées, liées par un procédé non métallurgique, et les produits compactés qui en résultent. Un autre objet est de prévoir des corps Bolides formés par ces produits compactés, imprégnés par diverses résines synthétiques thermoplastiques et thermodureissables.
Un autre objet est de prévoir un élément structural comprenant les fibres métalliques composées, fabriquées comme on l'a indiqué, avec un élément de support flexible ou non flexible, ces fibres étant liées sur l'élément.
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Un autre objet est de prévoir un élément en sandwich se composant de fibres colorées constituées comme on l'a indiqué, interposées et entrelaoées entre deux éléments de feuilles transparentes. Un autre objet est de former des films à partir de ces éléments de feuilles.
Ces objets et d'autres encore, ainsi que d'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront aux personnes expérimentées dans cette technique particulière d'après la description détaillée suivante.
La technique antérieure se rapprochant le plus de la présente invention et dont la demanderesse a été informée est le brevet américai'. n 3 041 131 déposé le 26 Août 1957 au nom de A. Juras et collaborateurs.
Ce brevet, bien que s'appliquant prinoipalement la fabrication de produits ou d'articles ayant des variations brusques de contour, décrit généralement le renforcement de diverses matières plastiques spécifiées par des fibres métalliques courtes. Comme cela apparaîtra aux personnes expérimentées dans la technique, la présente description concerne un perfectionnement du brevet cité ci-dessus. On voit aisément d'après ce brevet non seulement qu'il est orienté vers un simple renforcement de structures en matière plastique par des fibres métalliques simples et nues, mais, en outre, que, contrairement divers exemples de réalisation de la présente invention, les fibres ne sont pas liées les unes aux autres au moyen d'agents de liaison non métalliques.
Ainsi, grâce à la présente invention, on peut fabriquer des produits composés plus attrayants en considérant la coloration sensiblement sans limite telle
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qu'indiquée ici et, en même temps, on peut fournir des structures en matières plastiques renforcées qui ont une plus grande résistance et une meilleure conductibilité thermique que les produite compactée quelque peu sem- blables qui ont été décrite dans le brevet cité ci- dessus*
En plus du brevet cité ci-dessus qui, corme on l'a noté, s'applique à des fibres qui ne sont absolu- ment pas liées, à l'autre extrême, lorsqu'on considère la liaiscn des fibres, on peut citer des descriptions antérieures qui concernent des produits compactés liés par frittage ou liée par un procédé métallurgique d'une autre manière,
ces produits étant ultérieurement impré- gnés par des matières plastiques. On peut citer ici deux références intéressâtes, l'une étant la demande de brevet américain n' 31.911 déposée le sous le titre "Combinaisons métal-matière plastique et procédés pour leur fabrication" au nom de C.H. Sump et collaborateurs , l'autre étant le brevet américain n
2 967 756 déposée le 26 Septembre 1957 au nom de
Mazzucchelli et collaborateurs. Ces deux descriptions se rapportent à des produits compactés métalliques en fibres, liés par un procédé métallurgique, qui sont ultérieurement imprégnés par diverses résines synthétiques thermodurcissables et thermoplastiques.
Nécessairement, la préparation de ces produits compactés doit appliquer au moins deux étapes de traitement après la fabrication ou le feutrage de la masse de fibres non frittées.
D'abord, les fibres doivent être réunies par un procédé métallurgique qui doit être réalisé en l'absence de
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matière plastique parce que cette dernière serait détruite à la température nécessaire pour produire les liaisons métal sur métal. Ensuite, la matière plastique est imprégnée dans les interstices poreux formés à l'intérieur des produits compactés feutrés.
Par opposition aux enseignements de la technique antérieure, on a mis au point un produit compacté en fibres métalliques composées colorées, et, dans un exemple de réalisation, les fibres sont liées les unes aux autres par un procédé non métallurgique. D'autres exemples de réalisation de la présente invention s'ap- pliquent au renforcement et à la modification de matières plastiques par le dépôt de présentes fibres colorées à l'aide d'une matrice en matière plastique ou à la surface d'une feuille en matière plastique ou d'un film flexible.
Les fibres employées dans les divers exemples de réalisation de la présente invention sont, par elles-mêmes, des structures composées. Dans l'exemple de réalisation préféré de la présente invention, ces fibres ont une section sensiblement rectangulaire et la structure métallique servant de substrat est prise en sandwich entre des éléments opposés de revêtement coloré en résine époxy et adhère à ces éléments. Ces fibres, qui peuvent être liées en soi par un procédé non métallurgique ou utilisées autrement comme on l'indique ici, sont de préférence fabriquées en étant sciées ou autrement découpées à partir de matières de départ en feuilles minces.
Les feuilles préférées, du moins pour autant qu'il s'agisse des expériences réalisées dans la présente invention, sont vendues par
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la Société dite :Révère Copper and Aluminùm Company.
Ces feuilles sont formées par une mince couche d'aluminium, ayant une épaisseur de 0,0076 mm (0,0003 pouce), sur les faces opposées de laquelle est revêtue une résine époxy colorée ayant une épaisseur de 0,0050 mm (0,0002 pouce). La structure du type sandwich a, en conséquence, une épaisseur totale de 0,0177 mm (0,0007 pouce). Pour préparer les fibres, ces feuilles sont de préférence empilées en stratifications ayant approximativement 2,54 cm (1 pouce)-de hauteur pour passer en travers de la surface d'une scie tournante afin de les réduire jusqu'à la dimension de fibre désirée. Les fibres peuvent être alors sectionnées ou découpées à partir de l'empilement de stratifications.
On doit noter que les résines époxy qui consti- tuent la matière de revêtement préférée à utiliser sur la feuille métallique peuvent se trouver actuellement dans le commerce sous de très nombreuses teintes ou colorations, et,ainsi, par la mise en pratique de la présente invention, on peut disposer d'une grande variété de coloration pour les fibres. Ainsi, la combinaison de couleur qui peut être utilisée selon des caractéristiques de la présente invention est pratiquement infinie.
Une matière se composant de feuilles d'aluminium revêtues de résine époxy, comme on l'a indiqué ci-dessus. est disponible dans le commerce. Les feuilles sont d'abord empilées sous forme de stratifications et puis coupées jusqu'à la forme désirée pour arriver ultérieurement à la formation de fibres, de préférence
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par sciage. Les bandes de stratifications sont sciées.
Par le terme "fibre" tel qu'employé dans la présente description, on veut dire une structure allongée de longueur relativement faible, dont le rapport entre la longueur et la dimension moyenne en coupe transversale est supérieur à 10:1. Le terme "dimension moyenne en coupe transversale" se rapporte à la forme de la fibre en coupe transversale et concerne la diamètre de la coupe dans le cas où celleci est circulaire ou, dans l'exemple préféré dans lequel la fibre est sensiblement rectangulaire, il dénote la demi - somme du grand côté et du petit côté du rectangle.
En général, les fibres qui sont les plus utiles dans la mise en pratique de la présente invention, pour autant qu'il s'agisse de leur longueur, sont situées entre les poudres métalliques,d'une part, et les filaments métalliques de longueur relativement importante,d'autre part, qui sont utilisés dans les techniques de la laine métallique. L'aspect critique de la longueur des fibres et, dans une moindre mesure, celui de la dimension moyenne en coupe transversale sont que les fibres doivent avoir absolument cette dimension pour qu'on puisse les feutrer afin d'obtenir une masse poreuse tridimensionnelle sensiblement uniforme.
Cette caractéristique d'aptitude au feutrage uniforme, ainsi que les structures relativement poreuses qui en résultent, sont les caractéristiques principales des produits compactés en fibres métalliques qui les distinguent des poudres métalliques et des laines métalliques. On a fabriqué des corps assez uniformes à
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partir de poudres métalliques mais,nécessairement, celles-ci doivent être très denses, au minimum denses à 48 , afin d'avoir des grains de poudre individuels en contact avec des éléments granulaires voisina et pouvant être liés à ces éléments. Les longe filaments des laines métalliques, d'autre part, ne peuvent pas être feutrés pour donner un corps uniforme.
Un grand degré de porosité est possible mais les filaments formés de laine métallique, alors qu'ils sont en recouvrement et emmêlée, sont encore sensiblement orientés dans la direction de la longueur du filament. En outre, les laines par suite des effets de pontage et analogues ne sont pas uniformément poreuses.
Ainsi, l'aptitude au feutrage est l'aspect critique lorsqu'on considère la dimension des fibres à utiliser dans la mise en pratique de la présente invention. En particulier, on a obtenu de bons résultats dans la fabrication des structures décrites ci-après avec des fibres ayant de ',17 mm à 5,74 mm (1/8 à 3/16 de pouces) de longueur et une dimension moyenne en coupe de 0,0177 mm (0,0007 pouce). Des longueurs de fibres et des dimensions en coupe transversale pour ces matières, qui sont utiles dans la présente invention, vont respectivement de 0,0054 mm à 5,08 cm (0,001 à 2 pouces) et de 0,254 mm à 2,54 cm (0,001 à 0,1 pouce).
On préfère que le revêtement coloré sur les fibres individuelles soit transparent ou translucide afin de donner un aspect attrayant à la partie principale métallique. Cependant, on peut employer, si on le désire, des revêtements opaques.
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La matière plastique qui peut être utilisée arec les produits compactés en fibres métalliques colorées peut être généralement de la variété thermoplastique ou thermodurcissables bien qu'on préfère qu'elle soit d'une nature thermodurcissable. En outre, afin de mieux montrer l'aspect attrayant stéréoscopique inhérent aux produits compactés en fibres colorées, on préfère utiliser des matières plastiques incolores comme agent remplissant les vides ou comme élément de support, bien qu'il soit facile à comprendre que l'on puisse également utiliser des matières plastiques colorées selon le choix de l'utilisateur.
Alors que l'on peut utiliser sensible- ment toutes les matières plastiques, on en indiquera quelques unes dans ce qui va suivre :
Matières plastiques thermoduroissables : résine époxy, polyesters, résines phénol-formaldéhyde; résines urée-formaldéhyde, résines de mélamine et résines furane-furfural.
Matières plastiques thermoplastiques s polystyrène, résines vinyliques, polyuréthane, nylon, mylar, polythènes, par exemple polyéthylène et polypro- pylène, et résines de butyrate.
La présente invention sera mieux comprise en se référant aux exemples oi-dessous donnés à titre @ d'illustration.
EXEMPLE 1.
Préparation de fibres composées.
Des feuilles d'aluminium revêtues de résine époxy colorée en bleu ont été empilées jusqu'à donner des stratifications de 2,54 cm de hauteur (1 pouce). Chaque
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@ feuille d'aluminium était formée d'un élément de base en aluminium, ayant une épaisseur de 0,0076 mm (0,0003 pouce), revêtu sur les deux faces par une résine époxy ayant une épaisseur de 0,0050 mm (0,0002 pouce). Cette feuille a été achetée. Les stratifications ont été maintenues ensemble dans un gabarit et réduites en fibres ayant 9,51 mm (3/8 de pouce) de longueur sur 0,0177mm (0,0007 pouce) d'épaisseur par une scie circulaire, à angle droit par rapport à leur dimension principale, en les faisant passer à maintes reprises contre la lame de scie.
Lorsque la coupe a eu lieu, la stratifi- cation s'est séparée et*les fibres individuelles ont pu être alors rassemblées dans un bac noue la scie, Dans les exemples suivants, on autilisé ces fibres et des fibres d'autres couleurs, EXEMPLE 2.
Formation d'un produit compacté en fibres métalliques liées par un procédé non métallurgique.
Les fibres composées ont été tamisées pour retirer la matière relativement plus fine, après quoi elles ont été feutrées pour donner un produit compacté tridimensionnel sous une forme à mouler. Par l'entre- lacement des fibres, on a obtenu un faible degré de résistance initiale, mais on doit prendre beaucoup de précautions pour manier les produits compactés. On préfère que les fibres soient modérément recourbées, résultat que l'on obtient de manière quelque peu naturelle par le sciage, afin que le produit compacté entre les fibres individuelles soit mieux fixé et qu'ainsi la résistance initiale du produit compacté
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soit améliorée. Ces fibres ont normalement une très faible quantité d'huile à leur surface, ce qui provoque un certain degré d'adhérence dans leur état non lié.
L'huile résulte de l'usinage sur les fibres.
Si cette huile n'était pas présente, on pourrait employer n'importe quel agent d'humidification non réactif, tel que la glycérine, pour aider l'adhérence entre les fibres à l'état non traité. Les fibres peuvent être feutrées à l'air pour avoir la forme du moule ou à partir d'une boue, par exemple à partir d'un élément comportant de l'eau ou de la glycérine.
Les fibres des produits compactés feutrés non truites sont alors liées par un procédé non métallur- gique, Ceci peut être très aisément réalisé en déver- sant de faibles quantités de résine liquide non cuite dans le produit compacté et, de ce fait, l'attraction capillaire retiendra le liquide sur les fibres puis on cuira la résine pour la durcir et pour lier ainsi les fibres les unes aux autres à leurs points respectifs de contact.
EXEMPLE 3.
Formation d'un produit compacté en fibres métalliques liées par un procédé non métallurgique.
Les fibres composées revêtues par une matière colorante ont été fabriquées comme on l'a indiqué ci- dessus. Un mélange de ces fibres et de résine époxy liquide non cuite a été enfourné dans un moule de formage pour feutrer et entrelacer les fibres. La résine a été alors cuite pour fournir un produit compacté lié de manière non métallurgique.
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EXEMPLE 4.
Imprégnation de matière plastique.
'Le produit compacté lié a été fabriqué comme on l'a indiqué ci-dessus. Une résine époxy d'étape B, c'est-à-dire non cuite, a été imprégnée boue vide dans le produit compacté. La résine a été alors cuite.
Avec une résine thermoplastique, la résine est d'abord fondue, puis versée dans le produit compacté ou imprégnée nous vide dans le produit compacté. Un simple refroidissement permet à la résine de durcir.
EXEMPLE 5.
Renforcement de matière plastique.
Les fibres colorées dans ce cas ne sont pas liées du tout, mais sont simplement distribuées au hasard dans toute la masse de matière plastique. Une masse lâche de fibres est imprégnée, par exemple avec de la résine époxy non cuite, et la résine est alors cuite pour durcir.
EXEMPLE 6.
Matières en feuille
Les fibres sont réunies sur une multitude d'éléments de substrat comprenant, par exemple, des feuilles de produit dit lucite ou de contreplaqué. Pour réaliser ceci, pratiquement n'importe quel adhésif peut être étendu sur la surface à revêtir, après quoi les fibres sont pulvé- risées dessus. En outre, si on utilise un substrat en matière plastique, on peut utiliser des produits chimiques tels que l'acétone ou la méthyléthylcétone pour aider à lier les fibres composées au substrat. Dans ce dernier cas, le substrat est dissous de manière très fine et temporairement pour former un lieu géométrique de fixation des fibres.
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EXEMPLE 7.
Feuilles flexibles colorées.
Dans ce cas, les fibres sont déposées sur un substrat en feuille, par exemple en cellulose régénérée connue nous le nom de la marque déposée "cellophane", sensible à la pression, collante et claire. On a utilisé dans ce but des matières en feuille du genre de bandes connues sous le nom de la marque déposée "scotch".
La quantité de fibres qui peut être déposée de cette manière eet sensiblement contrôlée par la surface de mastic sur laquelle les fibres peuvent adhérer. Ainsi, on peut faire des revêtements attrayants et très minces.
EXEMPLE 8.
Structures en sandwich.
Les fibres sont d'abord déposées comme on l'a illustré dans l'exemple 7. A la surface de la fibre, on superpose alors une autre feuille de cellulose régénérée et collante, connue sous le nom de la marque déposée "cellophane", la face collante étant orientée vers les fibres. On obtient une matière en feuille très attrayante.
EXEMPLE 9.
Fils multicolores.
Les structures en sandwich résultant de l'exemple 8 sont fendues pour donner des fila. Ces fila peuvent être tissés pour donner des étoffes ou utilisés comme composante de ces étoffes.
Alors que la description précédente s'applique principalement à l'utilisation de fibres métalliques qui résultent du sciage des feuilles et ont ainsi une section quelque peu rectangulaire, on comprendra aisément et on appréciera que l'on peut employer de la même manière des
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fibres ayant d'autres formes en coupe transversale, principalement circulaire. Par exemple, des fils en aluminium ou en cuivre peuvent être revêtus de matières colorantes par des résines époxy de la même manière que pour les feuilles, et ces fils peuvent être alors sectionnés en fibres pour être utilisés comme on l'a indiqué précédemment.
Egalement, on comprendra qu'alors que l'élément colorant préalablement indiqué est formé de résine époxy, d'autres matières colorantes qui adhèrent aux structures métalliques minces peuvent être utilisées de manière semblable.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrit? elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.
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.IÉi1 STRUCTURE PREPARATION METHODS: 'nru3 1.;' RA, 1JItr; 3 COLORED AND NEW TROUTS THUS OBTAINED.
The present invention relates to new fibrous building materials and their manufacturing process; more particularly, it relates to a fibrous based material, made from composite colored metal fibers, taken either alone or in combination with various plastics.
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As a result of the teachings and practice of the present invention, a number of colored metal fiber structures and plastic and metal fiber composite bodies have been fabricated, which are characterized by an extraordinarily attractive three-dimensional appearance and high quality. excellent heat resistance, thermal conductivity and physical strength characteristics. These structures and their methods of manufacture will be described in more detail below.
The present invention relates not only to the manufacture of felted structures of colored metal fibers per se, but also relates to the use of these compacted products as a base support for a multitude of thermoplastic and thermosetting resins to form new building materials. Very Desirable These new materials have good physical properties and, in particular, good ornamental characteristics.
The fibers preferably employed in the practice of the present invention essentially comprise a metallic substrate member coated on its opposite faces with a colored coating member. In the preferred embodiments, these coatings are formed by a thin, colored film of epoxy resin, bonded to the metal. These fibers are preferably made by cutting metal foils sandwiched between very thin epoxy resin films and coated with these films.
An exemplary embodiment of the present invention applies to a felted oompaoté product, connected by a
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non-metallurgical process, formed of composite coated metal fibers. In another exemplary embodiment, these compacted products are only partially impregnated with a thermoplastic or thermosetting plastic material to provide a felted porous structure, while, in another exemplary embodiment, the pores of the felt are completely filled with the plastic material. impregnation. In another exemplary embodiment, substantially individual unfelted composite fibers are used to reinforce various plastics.
In another exemplary embodiment, these fibers are employed as a surface treatment for various substrate materials, in particular transparent substrates. Another aspect of the present invention applies to the manufacture of colored materials of the yarn type. All of these exemplary embodiments will be described below in more detail for pormet. be for those experienced in the art to carry out the present invention.
A main object of the present invention is to provide a process for manufacturing products compacted in composite metal fibers, bonded by a non-metallurgical process, and the compacted products resulting therefrom. Another object is to provide Bolides bodies formed by these compacted products, impregnated with various thermoplastic and thermosetting synthetic resins.
Another object is to provide a structural member comprising the composite metal fibers, made as indicated, with a flexible or non-flexible support member, these fibers being bonded to the member.
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Another object is to provide a sandwich element consisting of colored fibers made as indicated, interposed and interlaced between two elements of transparent sheets. Another object is to form films from these sheet elements.
These and other objects, as well as other features and advantages of the present invention will be apparent to those skilled in this particular art from the following detailed description.
The prior art which most closely approximates the present invention and of which the applicant has been informed is the United States patent. n 3 041 131 filed August 26, 1957 in the name of A. Juras et al.
This patent, although primarily applicable to the manufacture of products or articles having abrupt variations in contour, generally describes the reinforcement of various specified plastics with short metal fibers. As will be apparent to those skilled in the art, the present description relates to an improvement of the patent cited above. It can easily be seen from this patent not only that it is oriented towards a simple reinforcement of plastic structures by simple and bare metal fibers, but, in addition, that, unlike various embodiments of the present invention, the fibers are not bonded to each other by means of non-metallic bonding agents.
Thus, by virtue of the present invention, more attractive compound products can be made by considering substantially limitless coloring such as
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as indicated herein and, at the same time, reinforced plastic structures can be provided which have greater strength and better thermal conductivity than the somewhat similar compacted products which have been described in the patent cited above. *
In addition to the patent cited above which, as noted, applies to fibers which are absolutely unbound, at the other extreme, when considering the binding of fibers, there may be mentioned previous descriptions which relate to compacted products bonded by sintering or bonded by a metallurgical process in another way,
these products being subsequently impregnated with plastics. Two references may be cited here, one being US Patent Application No. 31,911 filed under the title "Metal-Plastic Combinations and Processes for Their Manufacture" in the name of CH Sump et al., The other being US patent n
2 967 756 filed on September 26, 1957 in the name of
Mazzucchelli and collaborators. These two descriptions relate to compacted metal fiber products, bonded by a metallurgical process, which are subsequently impregnated with various thermosetting and thermoplastic synthetic resins.
Necessarily, the preparation of these compacted products must apply at least two processing steps after the manufacture or felting of the mass of unsintered fibers.
First, the fibers must be united by a metallurgical process which must be carried out in the absence of
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plastic because the latter would be destroyed at the temperature necessary to produce the metal-to-metal bonds. Then, the plastic material is impregnated in the porous interstices formed inside the felted compacted products.
As opposed to the teachings of the prior art, a compacted product of colored composite metal fibers has been developed, and in one exemplary embodiment the fibers are bonded to each other by a non-metallurgical process. Other embodiments of the present invention apply to the reinforcement and modification of plastics by depositing the present colored fibers with the aid of a plastic matrix or on the surface of a sheet. made of plastic or flexible film.
The fibers employed in the various embodiments of the present invention are, by themselves, compound structures. In the preferred embodiment of the present invention, these fibers have a substantially rectangular section and the metal structure serving as a substrate is sandwiched between opposing elements of colored epoxy resin coating and adheres to these elements. These fibers, which may be bonded per se by a non-metallurgical process or otherwise used as set forth herein, are preferably made by being sawn or otherwise cut from thin sheet starting materials.
Preferred sheets, at least as far as the experiments carried out in the present invention are concerned, are sold by
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the Society known as: Revere Copper and Aluminùm Company.
These sheets are formed by a thin layer of aluminum, having a thickness of 0.0076 mm (0.0003 inch), on the opposite sides of which is coated a colored epoxy resin having a thickness of 0.0050 mm (0, 0002 inch). The sandwich-like structure therefore has a total thickness of 0.0177 mm (0.0007 inch). To prepare the fibers, these sheets are preferably stacked in laminates approximately 1 inch (2.54 cm) in height to pass across the surface of a rotary saw to reduce them to the desired fiber size. . The fibers can then be sectioned or cut from the stack of laminates.
It should be noted that the epoxy resins which are the preferred coating material for use on the metal foil can presently be found commercially in a variety of shades or colourations, and thus by the practice of the present invention. , one can have a wide variety of coloring for the fibers. Thus, the color combination which can be used according to features of the present invention is virtually endless.
A material consisting of aluminum foils coated with epoxy resin, as indicated above. is commercially available. The sheets are first stacked in the form of laminates and then cut to the desired shape to subsequently achieve fiber formation, preferably
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by sawing. The strips of laminates are sawn.
By the term "fiber" as used in this specification is meant an elongated structure of relatively short length, the ratio of length to mean dimension in cross section of which is greater than 10: 1. The term "average cross-sectional dimension" refers to the shape of the fiber in cross-section and relates to the diameter of the section in the case where this is circular or, in the preferred example where the fiber is substantially rectangular, it is denotes the half sum of the long side and the short side of the rectangle.
In general, the fibers which are most useful in the practice of the present invention, as far as their length is concerned, are located between the metallic powders, on the one hand, and the metallic filaments of length. relatively large, on the other hand, which are used in metal wool techniques. The critical aspect of fiber length and, to a lesser extent, the average dimension in cross section is that the fibers must absolutely be this dimension in order to be felt to obtain a substantially uniform three-dimensional porous mass. .
This characteristic of uniform felting ability, as well as the relatively porous structures that result from it, are the main characteristics of compacted metal fiber products which distinguish them from metal powders and metal wools. We have made fairly uniform bodies
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from metal powders but, necessarily, these must be very dense, at least dense at 48, in order to have individual powder grains in contact with neighboring granular elements and able to be linked to these elements. The lanyard filaments of metallic wool, on the other hand, cannot be felted to give a uniform body.
A great degree of porosity is possible but the filaments formed of metal wool, while overlapping and entangled, are still substantially oriented in the direction of the length of the filament. Further, wools due to bridging effects and the like are not uniformly porous.
Thus, felability is the critical issue when considering the size of fibers to be used in the practice of the present invention. In particular, good results have been obtained in the manufacture of the structures described below with fibers having from 17 mm to 5.74 mm (1/8 to 3/16 inch) in length and an average dimension in. 0.0177 mm (0.0007 inch) cut. Fiber lengths and cross-sectional dimensions for these materials, which are useful in the present invention, range from 0.0054mm to 5.08cm (0.001 to 2 inches) and 0.254mm to 2.54cm ( 0.001 to 0.1 inch).
It is preferred that the colored coating on the individual fibers be transparent or translucent in order to give an attractive appearance to the metallic main part. However, opaque coatings can be employed if desired.
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The plastic material which can be used with the compacted colored metal fiber products can generally be of the thermoplastic or thermosetting variety although it is preferred that it be of a thermosetting nature. Further, in order to better show the attractive stereoscopic appearance inherent in compacted colored fiber products, it is preferred to use colorless plastics as a void-filling agent or as a support member, although it is easy to understand that one. can also use colored plastics according to the user's choice.
While we can use substantially all plastics, we will indicate a few in what follows:
Thermosetting plastics: epoxy resin, polyesters, phenol-formaldehyde resins; urea-formaldehyde resins, melamine resins and furan-furfural resins.
Thermoplastic plastics s polystyrene, vinyl resins, polyurethane, nylon, mylar, polythenes, eg polyethylene and polypropylene, and butyrate resins.
The present invention will be better understood by referring to the examples given below by way of illustration.
EXAMPLE 1.
Preparation of compound fibers.
Aluminum sheets coated with blue-colored epoxy resin were stacked to give laminations 2.54 cm (1 inch) high. Each
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@ Aluminum foil was formed from an aluminum base member, having a thickness of 0.0076 mm (0.0003 inch), coated on both sides with an epoxy resin having a thickness of 0.0050 mm (0 , 0002 inch). This sheet has been purchased. The laminations were held together in a jig and reduced to fibers 9.51mm (3/8 inch) long by 0.0177mm (0.0007 inch) thick by a circular saw, at right angles to each other. to their main dimension, passing them repeatedly against the saw blade.
When the cut had taken place, the lamination separated and the individual fibers could then be gathered in a tub knot the saw. In the following examples these fibers and fibers of other colors were used, EXAMPLE 2.
Formation of a compacted product in bonded metal fibers by a non-metallurgical process.
The composite fibers were sieved to remove the relatively finer material, after which they were felted to give a three-dimensional compacted product in moldable form. Interlacing the fibers a low degree of initial strength has been obtained, but great care must be taken in handling the compacted products. It is preferred that the fibers are moderately curled, a result which is obtained in a somewhat natural way by sawing, so that the product compacted between the individual fibers is better fixed and thus the initial strength of the compacted product.
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be improved. These fibers normally have a very small amount of oil on their surface, which causes some degree of adhesion in their unbound state.
The oil results from machining on the fibers.
If this oil were not present, any non-reactive wetting agent, such as glycerin, could be employed to aid adhesion between fibers in the untreated state. The fibers can be felted in air to have the shape of the mold or from a slurry, for example from an element comprising water or glycerin.
The fibers of the non-trout felted compacted products are then bonded together by a non-metallurgical process. This can be very easily achieved by pouring small amounts of uncooked liquid resin into the compacted product and hence the attraction. capillary will retain the liquid on the fibers then the resin will be cured to harden it and thus bind the fibers to each other at their respective points of contact.
EXAMPLE 3.
Formation of a compacted product in bonded metal fibers by a non-metallurgical process.
The dyestuff coated composite fibers were made as indicated above. A mixture of these fibers and uncooked liquid epoxy resin was placed in a forming mold to felt and intertwine the fibers. The resin was then cured to provide a compacted non-metallurgically bonded product.
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EXAMPLE 4.
Impregnation of plastic material.
The bound compacted product was made as indicated above. A step B, i.e., unbaked, epoxy resin was impregnated with empty slurry into the compacted product. The resin was then baked.
With a thermoplastic resin, the resin is first melted, then poured into the compacted or impregnated product empties us into the compacted product. Simple cooling allows the resin to harden.
EXAMPLE 5.
Reinforcement of plastic material.
Colored fibers in this case are not tied at all, but are simply randomly distributed throughout the mass of plastic. A loose mass of fibers is impregnated, for example with unbaked epoxy resin, and the resin is then baked to harden.
EXAMPLE 6.
Sheet materials
The fibers are united on a multitude of substrate elements comprising, for example, sheets of so-called lucite or plywood. To accomplish this, virtually any adhesive can be spread over the surface to be coated, after which the fibers are sprayed thereon. Additionally, if a plastic substrate is used, chemicals such as acetone or methyl ethyl ketone can be used to help bind the composite fibers to the substrate. In the latter case, the substrate is dissolved very finely and temporarily to form a geometric locus of attachment of the fibers.
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EXAMPLE 7.
Colorful flexible sheets.
In this case, the fibers are deposited on a sheet substrate, for example of regenerated cellulose known to us by the name of the registered trademark "cellophane", sensitive to pressure, sticky and clear. Sheet materials of the type of tape known under the trade name "scotch" have been used for this purpose.
The amount of fiber which can be deposited in this manner is substantially controlled by the surface of mastic to which the fibers can adhere. Thus, attractive and very thin coatings can be made.
EXAMPLE 8.
Sandwich structures.
The fibers are first deposited as illustrated in Example 7. On the surface of the fiber, another sheet of regenerated and tacky cellulose is then superimposed, known under the name of the registered trademark “cellophane”, the sticky side being oriented towards the fibers. A very attractive sheet material is obtained.
EXAMPLE 9.
Multicolored threads.
The sandwich structures resulting from Example 8 are split to give fila. These yarns can be woven into fabrics or used as a component of these fabrics.
While the foregoing description applies primarily to the use of metal fibers which result from sawing the sheets and thus have a somewhat rectangular cross section, it will be readily understood and appreciated that similar
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fibers having other shapes in cross-section, mainly circular. For example, aluminum or copper wires can be coated with dyestuffs with epoxy resins in the same manner as for the sheets, and these wires can then be cut into fibers for use as previously indicated.
Also, it will be understood that while the previously indicated coloring element is formed of epoxy resin, other coloring materials which adhere to thin metal structures can be used in a similar manner.
The present invention is not limited to the embodiments which have just been described? on the contrary, it is susceptible of variants and modifications which will appear to those skilled in the art.