Produit destiné à la formation des corps composites L'objet de la présente invention est un produit destiné à la formation de corps composites conte nant un métal à l'état divisé et au moins une matière plastique adhérant au métal ou une ou des subs tances engendrant une telle matière.
Les métaux très finement divisés, et particuliè rement les bronzes et l'aluminium, sont employés dans l'industrie des peintures, mais la proportion de pigment métallique par rapport à la résine est faible et ne dépasse généralement pas quelques pour-cents en poids. Ainsi les propriétés mécaniques des cou ches formées après le séchage de ces peintures sont dominées surtout par la nature des résines qu'elles contiennent.
La présente invention vise, au contraire, à four nir un produit dans lequel le métal contribue large ment à la détermination des propriétés du produit en lui conférant des qualités remarquables et im prévues. Dans ce but, le métal est utilisé sous une forme moins finement divisée que celle sous laquelle les métaux divisés sont généralement utilisés, par exemple, dans les peintures.
Le produit, objet de l'invention, contient au moins un métal divisé et, mélangée avec lui de ma nière homogène, au moins une matière plastique adhérant au métal ou une ou des substances aptes à engendrer une telle matière plastique, et il est caractérisé en ce que le degré de division du métal est tel qu'au moins la moitié du métal est sous forme de fragments dont la plus petite dimension dépasse 0,07 mm.
Par métal divisé on entend ici un métal à l'état de grains, fils et filaments courts, copeaux, feuillets, etc. Ledit produit peut contenir, en plus du métal et de la matière plastique, des adjuvants tels que solvants, plastifiants, colorants, charges pulvérulen tes, fibreuses ou en paillettes.
Des matières telles que, par exemple, le poly styrène, le chlorure ou- l'acétate de polyvinyle, les résines acryliques, métacryliques, urée-formaldéhyde, phénol-formaldéhyde, polyesters, polyamides, époxy ou autres, peuvent être avantageusement utilisées comme matière plastique. Par moulage ou calandrage du produit, on obtient des masses qui présentent une résistance à l'usure considérable, et, de plus, des résistances au choc, à la traction et à la compression très élevées.
On a ainsi, sous la forme désirée, des masses dont les propriétés mécaniques se rapprochent de celles des métaux, alors que les propriétés thQr- miques, électriques et acoustiques restent suffisam ment voisines de celles de la matière plastique, pour pouvoir constituer des isolants thermiques, électri ques ou acoustiques convenables.
Cet ensemble de propriétés fait que ces masses présentent de grands avantages dans de nombreuses applications industrielles. Ainsi conviennent-elles tout particulièrement pour les toitures, les planchers, le marquage des routes (lignes blanches, passages cloutés, etc.), joints de toutes sortes pour pièces mé talliques ou autres, et pour un grand nombre d'arti cles divers.
Pour préparer le produit selon l'invention, on peut mélanger la poudre métallique avec une solu tion de la matière plastique dans un solvant appro prié et laisser ensuite évaporer ce dernier. On peut aussi incorporer le métal divisé à la matière plastique à l'état fondu. Un autre mode opératoire consiste à mélanger le métal divisé avec la matière plastique prise sous la forme de poudre. Il est bon, pour l'ho mogénéité de la masse, que la matière plastique soit gélifiée au moment où on la mélange avec le métal. Le mélange obtenu suivant un quelconque de ces modes opératoires peut alors être moulé sous une pression convenable ou calandré à la température à laquelle se travaille normalement la matière plastique utilisée.
Le métal divisé peut aussi être mélangé avec une matière première liquide susceptible de se transfor mer en une matière plastique, sous l'action d'un catalyseur. On ajoutera le catalyseur au mélange du métal divisé avec cette matière première liquide et l'on pourra laisser durcir la masse dans un moule.
Une variante consiste à pousser à l'extrême la pro- portion de métal, par exemple à plus de 95 %, et jus- qu'à 99 0/0, de façon à n'avoir qu'une quantité de ma tière plastique juste suffisante pour coller par points les uns aux autres les grains métalliques voisins; on obtient avec ce produit, au lieu d'une masse étanche, un corps poreux pouvant être utilisé comme filtre.
Les masses ou corps obtenus avec les produits confor mes à l'invention peuvent posséder des qualités très supérieures à celles de la résine qu'ils contiennent, particulièrement si le métal est utilisé à un degré de division tel qu'au moins la moitié de ce métal se trouve sous la forme de fragments dont la plus petite dimension dépasse 0,14 mm.
Le métal pouvant se trouver sous la forme de fragments tels que grains, fils, feuillets ou copeaux de dimensions diverses, il convient que la proportion de fragments, dont la plus petite dimension est infé rieure à 0,14 mm, soit inférieure à 501% dans la quantité totale de métal employé. Ainsi, lorsque le métal est utilisé sous forme de grenaille, il faut que cette grenaille contienne au moins 50 % de grains ne passant pas au tamis 100.
Si le métal est employé sous la forme de fils ou filaments, il faut qu'au moins la moitié de ces filaments aient une épaisseur supé rieure à 0,14 mm.
Bien que la limite supérieure de la plus petite dimension des fragments utilisés n'ait pas à être dé terminée avec rigueur, elle ne dépasse généralement pas 10 mm<B>;</B> elle est même le plus souvent inférieure à 5 mm. Lorsqu'il s'agit de l'emploi des grenailles métalliques, les résultats les meilleurs sont obtenus avec des grains dont la plus petite dimension est comprise entre 0,14 et 3 mm et, de préférence, entre 0,3 et 1,5 mm. Il est d'ailleurs recommandable d'utiliser des mélanges de grains de grosseurs diffé rentes, procurant un bon remplissage de l'espace.
En ce qui concerne la plus grande dimension des fragments métalliques utilisés, elle ne dépasse généralement pas non plus 10 mm, sauf dans le cas où le métal est sous la forme de fils ou filaments qui, eux, peuvent avoir une longueur de plusieurs centimètres.
Les propriétés mécaniques - et tout particuliè rement la résistance au choc - des matières plas tiques (résines) sont augmentées, lorsque la propor- tion de métal divisé est comprise entre 10% et 70 % en volume. Avec les alliages légers,
les résul- tats sont très appréciables pour des proportions, en volume, de ces métaux, comprises entre 20 et 60 0/0 du produit. C'est ainsi que des augmentations pouvant dépasser 300 0/0 - de la résistance au choc des matières plastiques, sont réalisables par l'adjonc tion d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium à ces matières, alors que les corps connus jusqu'à présent,
contenant moins de 10 0/0 ou plus de 70 % en vo- lume de métal divisé, sont toujours plus fragiles que la matière plastique correspondante, seule. Ces corps présentent aussi l'avantage de possé der des points de ramollissement plus élevés que la matière plastique seule.
D'autre part, l'amélioration des propriétés mé caniques, par rapport à celles de la matière plasti que de départ, amélioration qui passe généralement par un optimum correspondant à une proportion de métal et une granulométrie déterminées, dépend de la nature du métal ainsi que de la nature de la ma tière plastique utilisée.
Ainsi, par exemple, si l'opti mum de la résistance mécanique se situe au voisi- nage de 32 % en volume de grenaille d'aluminium dans le polystyrène,
il se situera au voisinage de 60!% en volume avec une résine de polychloroacé- tate de vinyle modifiée à l'anhydride maléique.
Les exemples ci-dessous illustrent le procédé selon l'invention et l'utilisation des produits obtenus. <I>Exemple 1</I> 70 kg de grenaille d'aluminium de granulomé trie corespondant aux tamis 16 à 45, c'est-à-dire dont les dimensions sont comprises entre 0,3 et 1 mm, l'on ajoute 30 kg de poudre de copolymère chloroacétate de vinyle connu dans le commerce sous la marque Afcovyl M.5 . Le mélange obtenu peut être comprimé sous une pression de 150 kg/cm2 à 1200 C pour former des plaques. Ce mélange peut aussi être utilisé comme suit Il est bien malaxé à chaud vers 140o C.
Il est ensuite calandré en bandes de 3 mm d'épaisseur, lar ges de 100 mm. Ces bandes sont collées sur la route en remplacement de la ligne blanche médiane, habi tuellement peinte ; pour cela ellés sont d'abord trem pées dans l'acétone et ensuite appliquées sur le bi tume chaud de la route. Leur surface extérieure, très résistante à l'usure, devient de plus en plus brillante à l'usage et elles servent presque indéfiniment, alors que les peintures utilisées jusqu'à présent doivent être renouvelées très souvent. <I>Nota</I> - Dans la présente description, les pro portions de métal divisé sont exprimées en pour-cent en<I>volume</I> du produit composite elles sont donc valables, quel que soit le poids spécifique du métal utilisé.
<I>Exemple 2</I> Du polystyrène en perles est mélangé avec de la grenaille d'aluminium. Ce mélange est moulé par injection dans un moule pour obtenir deux barreaux de dimensions 127 X 12,7 X 5 mm. Les conditions de moulage sont réglées de manière à obtenir des bar reaux sans retrait extérieur.
Les barreaux obtenus sont coupés en deux dans le sens de la longueur, entaillés à la fraise (suivant la Norme ASTM D. 256-47 T) et cassés à l'appareil Avery. Les résistances au choc ainsi mesurées, ex primées en kg/cm par cm d'entaille, sont indiquées, au tableau ci-dessous, pour différentes proportions de grenailles dans le produit et pour différentes gros seurs de grenailles.
Dans ce tableau, les proportions des grenailles sont exprimées en '% du volume du produit ; les gros- seurs sont définies par les numéros des tamis limites entre lesquels passent les grains employés.
EMI0003.0013
Avec le polystyrène seul - sans grenaille - la résistance au choc, déterminée dans les mêmes con ditions, est de 4 kg cm/cm d'entaille.
On voit donc qu'une granulométrie et une proportion convenable ment choisies, produisent ce résultat surprenant que la résistance se trouve considérablement améliorée. En effet, la colonne II du tableau ci-dessus (tamis 16 à 45) montre qu'avec des grains suffisamment gros, employés à la proportion de 32,4% en vo- lume, on arrive à une résistance au choc de 6,4 kg- cm/cm au lieu de 4 pour le polystyrène seul: la résistance est donc multipliée par 1,6.
Il est à remar quer d'ailleurs qu'un effet d'amélioration de la résis- tance est sensible depuis environ 14 % jusqu'à 42 0/0 de grenaille, l'optimum d'amélioration se situant aux environs de 32,4 0/0.
Avec la grenaille tamis 45 à 140, qui contient 46 % de grains passant au tamis 100, une certaine amélioration de la résistance au choc se manifeste encore pour des teneurs en grenaille comprises entre 10 et 25 % en volume,
mais au-delà de ces propor- tions la résistance est plutôt abaissée (voir colonne III du tableau).
Les chiffres du tableau précédent montrent que, lorsque la grenaille ne contient pas du tout de grains plus gros que tamis<B>100</B> (colonne IV), la résistance de la masse composite est moins bonne que celle du polystyrène non chargé. Le produit à base de poly- styrène à 32,
4 % en volume de grenaille passant entre tamis 16 et 45 donne une masse dont le point de ramollissement est de 60 C supérieur à celui du polystyrène seul (suivant essai de Heat Distortion ASTM D. 638).
<I>Exemple 3:</I> Des barreaux analogues à ceux de l'exemple 1 sont préparés, de la même manière, avec un produit contenant de la grenaille passant au tamis 100, uti- lisée à raison de 70 % en volume de produit. La résistance au choc est alors inférieure à 2 kg cm/cm.
<I>Exemple 4:</I> Des barreaux ont été moulés, comme dans l'exemple 1, avec un produit contenant 67;6 parties en volume de polystyrène et 32,4 parties en volume de grenailles de quatre granulométries différentes. Les résistances au choc suivantes ont été trouvées.
EMI0003.0083
Granulométrie
<tb> /o <SEP> de <SEP> grains <SEP> Résistance <SEP> au <SEP> choc
<tb> passant <SEP> aux <SEP> tamis <SEP> : <SEP> en <SEP> kg <SEP> cm/cm
<tb> 16 <SEP> à <SEP> 45 <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> à <SEP> 140
<tb> <B>100%</B> <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 6,5
<tb> 70 <SEP> 0/0 <SEP> 16,2'% <SEP> 13,8 <SEP> 0/0 <SEP> 5,8
<tb> 40 <SEP> 0/0 <SEP> 32,4 <SEP> 0/0 <SEP> 27,6% <SEP> 5,5
<tb> 0 <SEP> 54 <SEP> % <SEP> 46 <SEP> 0/0 <SEP> 4,
2 <I>Exemple</I> S On mélange 70 parties en poids (soit 53 % en volume) de grenaille d'aluminium de composition granulométrique suivante
EMI0003.0096
24 <SEP> % <SEP> passant <SEP> entre <SEP> tamis <SEP> 16 <SEP> et <SEP> 25
<tb> 36 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 25 <SEP> et <SEP> 45
<tb> 11 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 45 <SEP> et <SEP> 100
<tb> 9 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 100 <SEP> et <SEP> 140
<tb> 6,
4% <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 140 <SEP> et <SEP> 200
<tb> 13,6'% <SEP> passant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 200 avec 30 parties en poids de poudre de résine phénol- formaldéhyde (marque Bakélite ). On moule le mélange obtenu, à la manière connue pour cette matière thermodurcissable. On obtient une masse dont les caractéristiques se comparent de la façon suivante à celles des Bakélites de fabrication courante.
EMI0004.0001
Produit
<tb> compo site <SEP> à <SEP> Bakélite <SEP> Bakélite
<tb> 53,% <SEP> en <SEP> chargée <SEP> chargée
<tb> volume <SEP> à <SEP> la <SEP> avec <SEP> des
<tb> de <SEP> farine <SEP> fibres
<tb> grenaille <SEP> de <SEP> bois <SEP> textiles
<tb> d'alu minium
<tb> Résistance <SEP> au <SEP> choc,
<tb> déterminée <SEP> sur <SEP> bar reaux <SEP> lisses,
<tb> kg <SEP> cm/cm <SEP> 17 <SEP> 6,5 <SEP> 7,5
<tb> Résistance <SEP> au <SEP> choc,
<tb> déterminée <SEP> sur <SEP> bar reaux <SEP> entaillés,
<tb> kg <SEP> cm/cm <SEP> 7 <SEP> 1,9 <SEP> 7,4
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la
<tb> flexion, <SEP> kg/cm' <SEP> 1300 <SEP> 850 <SEP> 700
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la
<tb> traction,
<SEP> kg/cm' <SEP> 700 <SEP> 320 <SEP> 300
<tb> <U>i</U> On voit donc que le produit contenant 5311/o en volume de grenaille d'aluminium (70 % en poids),
de granulométrie telle que 71 % des grains passent entre tamis 16 et 100, fournit des masses présentant des caractéristiques mécaniques très supérieures à celles des masses à base de Bakélite , que l'on fabrique habituellement.
<I>Exemple 6:</I> Une résine constituée par du copolymère chloro- acétate de vinyle avec 2,5 % d'anhydride maléique, stabilisée par l'addition de 4'% de sulfate tribasique de plomb,
a été dissoute dans un solvant constitué par une partie de méthyléthylcétone en mélange avec une partie de toluène. La solution obtenue contenait 100 g de résine pour 232 g de solvant.
Avec cette solution, on a préparé 3 mélanges à teneurs diffé- rentes en grenaille d'un alliage d'aluminium à 4% Cu et 1,2 % Mg, la grenaille passant entre tamis 16 et 45,
c'est-à-dire ayant des dimensions comprises entre 0,3 et 1 mm. Les mélanges ont été coulés en plaques de 4 mm d'épaisseur, que l'on a séchées à 800 C et ensuite moulées pendant 15 minutes à 1400 C. Des éprouvettes pour la mesure de la résis tance ont été découpées dans les plaques ainsi ob tenues. Des éprouvettes ont été préparées de la même manière à partir de la solution initiale ne contenant pas de grenaille. D'autre part, on a aussi préparé des éprouvettes directement à partir de la résine initiale, sans employer de solvant. Dans le tableau ci-dessous sont réunis les résultats des mesures de la résistance à la traction et au choc.
La résistance au choc a été déterminée à l'appareil de Dynstat.
EMI0004.0063
Proportion <SEP> de <SEP> Résistance <SEP> Résistance
<tb> grenaille <SEP> en <SEP> <B>10/0</B> <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> au <SEP> choc
<tb> du <SEP> volume <SEP> de <SEP> en <SEP> kg/cm' <SEP> en <SEP> g <SEP> cm/cm
<tb> produit <SEP> final
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 50
<tb> 17,6 <SEP> 390 <SEP> <B>110</B>
<tb> 33,4 <SEP> - <SEP> 130
<tb> 61 <SEP> 560 <SEP> 220
<tb> 0 <SEP> 500 <SEP> 100
<tb> (préparé
<tb> sans <SEP> solvant) <I>Exemple 7:
</I> En appliquant le même mode opératoire qu'à l'exemple 4, on a préparé 3 produits dont la com- position finale était de 33,4 % en volume de grains d'alliage d'aluminium et 66,
6 % en volume de résine de polychloro-acétate de vinyle à 2,5 % d'anhydride maléique. Dans ces 3 produits, le métal se trouvait sous des granulométries différentes.
Les mesures de résistances ont donné les résultats suivants
EMI0004.0091
Résistance <SEP> Résistance
<tb> Granulométrie <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> au <SEP> choc
<tb> kg/cm' <SEP> gr <SEP> cm/cm
<tb> tamis <SEP> 16 <SEP> à <SEP> 45 <SEP> 460 <SEP> 130
<tb> tamis <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 140 <SEP> 435 <SEP> 105
<tb> passant
<tb> au <SEP> tamis <SEP> 145 <SEP> 320 <SEP> 80
Product intended for the formation of composite bodies The object of the present invention is a product intended for the formation of composite bodies containing a metal in the divided state and at least one plastic material adhering to the metal or one or more substances generating such a matter.
Very finely divided metals, and particularly bronzes and aluminum, are used in the paint industry, but the proportion of metallic pigment to resin is small and generally does not exceed a few percent by weight. Thus the mechanical properties of the layers formed after the drying of these paints are dominated above all by the nature of the resins which they contain.
The present invention aims, on the contrary, to provide a product in which the metal contributes greatly to the determination of the properties of the product by giving it remarkable and unplanned qualities. For this purpose, the metal is used in a less finely divided form than that in which divided metals are generally used, for example, in paints.
The product, object of the invention, contains at least one divided metal and, mixed with it in a homogeneous manner, at least one plastic material adhering to the metal or one or more substances capable of producing such a plastic material, and it is characterized in that the degree of division of the metal is such that at least half of the metal is in the form of fragments the smallest dimension of which exceeds 0.07 mm.
By divided metal is meant here a metal in the form of grains, short threads and filaments, shavings, sheets, etc. Said product may contain, in addition to metal and plastic, adjuvants such as solvents, plasticizers, dyes, powdery, fibrous or flake fillers.
Materials such as, for example, poly styrene, polyvinyl chloride or acetate, acrylic, metacrylic, urea-formaldehyde, phenol-formaldehyde, polyesters, polyamides, epoxy or the like, can be advantageously used as the material. plastic. By molding or calendering the product, masses are obtained which exhibit considerable resistance to wear and, in addition, very high resistance to impact, traction and compression.
We thus have, in the desired form, masses whose mechanical properties are similar to those of metals, while the thermal, electrical and acoustic properties remain sufficiently close to those of the plastic material, to be able to constitute thermal insulators. , electric or acoustic suitable.
This set of properties means that these masses have great advantages in numerous industrial applications. They are therefore particularly suitable for roofs, floors, road markings (white lines, zebra crossings, etc.), joints of all kinds for metal or other parts, and for a large number of various articles.
To prepare the product according to the invention, the metal powder can be mixed with a solution of the plastic material in an appropriate solvent and then allowed to evaporate the latter. The divided metal can also be incorporated into the plastic in the molten state. Another procedure is to mix the divided metal with the plastic material taken in the form of powder. It is good, for the homogeneity of the mass, for the plastic material to be gelled when it is mixed with the metal. The mixture obtained by any of these procedures can then be molded under suitable pressure or calendered at the temperature at which the plastic material used is normally worked.
The divided metal can also be mixed with a liquid raw material capable of being transformed into a plastic material, under the action of a catalyst. The catalyst will be added to the mixture of the divided metal with this liquid raw material and the mass can be allowed to harden in a mold.
A variant consists in pushing the proportion of metal to the extreme, for example to more than 95%, and up to 99%, so as to have only a correct quantity of plastic material. sufficient to adhere to each other the neighboring metal grains; with this product, instead of a sealed mass, a porous body is obtained which can be used as a filter.
The masses or bodies obtained with the products according to the invention can have qualities much superior to those of the resin which they contain, particularly if the metal is used to a degree of division such that at least half of this. metal is found in the form of fragments, the smallest dimension of which exceeds 0.14 mm.
Since the metal may be in the form of fragments such as grains, wires, sheets or chips of various sizes, the proportion of fragments, the smallest dimension of which is less than 0.14 mm, should be less than 501% in the total quantity of metal employed. Thus, when the metal is used in the form of shot, this shot must contain at least 50% of grains which do not pass through the 100 sieve.
If the metal is used in the form of threads or filaments, at least half of these filaments must have a thickness greater than 0.14 mm.
Although the upper limit of the smallest dimension of the fragments used does not have to be rigorously determined, it generally does not exceed 10 mm <B>; </B> it is even more often less than 5 mm. When it comes to the use of metal shots, the best results are obtained with grains whose smallest dimension is between 0.14 and 3 mm and, preferably, between 0.3 and 1.5 mm. It is also advisable to use mixtures of grains of different sizes, providing a good filling of the space.
As regards the largest dimension of the metal fragments used, it does not generally exceed 10 mm either, except in the case where the metal is in the form of threads or filaments which themselves may have a length of several centimeters.
The mechanical properties - and especially the impact strength - of plastics (resins) are increased when the proportion of divided metal is between 10% and 70% by volume. With light alloys,
the results are very appreciable for proportions, by volume, of these metals, of between 20 and 60% of the product. It is thus that increases which may exceed 300% of the impact resistance of plastics can be achieved by adding aluminum or an aluminum alloy to these materials, whereas the known bodies until now,
containing less than 10% or more than 70% by volume of divided metal, are always more brittle than the corresponding plastic material alone. These bodies also have the advantage of having higher softening points than the plastic material alone.
On the other hand, the improvement of the mechanical properties, compared to those of the starting plastic material, improvement which generally involves an optimum corresponding to a determined proportion of metal and a given particle size, depends on the nature of the metal as well. than the nature of the plastic material used.
Thus, for example, if the optimum mechanical strength is in the vicinity of 32% by volume of aluminum grit in the polystyrene,
it will be in the region of 60!% by volume with a polyvinyl chloroacetate resin modified with maleic anhydride.
The examples below illustrate the process according to the invention and the use of the products obtained. <I> Example 1 </I> 70 kg of aluminum shot of granulomé trie corresponding to the sieves 16 to 45, that is to say whose dimensions are between 0.3 and 1 mm, one adds 30 kg of vinyl chloroacetate copolymer powder known commercially under the trademark Afcovyl M.5. The resulting mixture can be compressed under a pressure of 150 kg / cm2 at 1200 C to form plates. This mixture can also be used as follows It is well mixed while hot at around 140o C.
It is then calendered in strips 3 mm thick, 100 mm wide. These strips are glued to the road to replace the median white line, usually painted; for this they are first soaked in acetone and then applied to the hot bedding of the road. Their outer surface, very resistant to wear, becomes more and more shiny with use and they serve almost indefinitely, while the paints used until now have to be renewed very often. <I> Note </I> - In the present description, the proportions of divided metal are expressed in percent by <I> volume </I> of the composite product they are therefore valid, regardless of the specific weight of the metal used.
<I> Example 2 </I> Beaded polystyrene is mixed with aluminum grit. This mixture is injection molded in a mold to obtain two bars of dimensions 127 X 12.7 X 5 mm. The molding conditions are adjusted so as to obtain bars without external shrinkage.
The bars obtained are cut in half lengthwise, notched with a milling cutter (according to Standard ASTM D. 256-47 T) and broken with the Avery apparatus. The impact strengths thus measured, expressed in kg / cm per cm of notch, are indicated in the table below for different proportions of shot in the product and for different sizes of shot.
In this table, the proportions of the shot are expressed in% of the volume of the product; the sizes are defined by the numbers of the limit sieves between which the grains used pass.
EMI0003.0013
With polystyrene alone - without shot - the impact resistance, determined under the same conditions, is 4 kg cm / cm of notch.
It can therefore be seen that a particle size and a proportion which are suitably chosen produce this surprising result that the strength is considerably improved. In fact, column II of the above table (sieve 16 to 45) shows that with sufficiently large grains, used at a proportion of 32.4% by volume, we arrive at an impact resistance of 6, 4 kg- cm / cm instead of 4 for polystyrene alone: the resistance is therefore multiplied by 1.6.
It should be noted, moreover, that an effect of improving the strength is perceptible from about 14% up to 42% of shot, the optimum for improvement being around 32.4. 0/0.
With the sieve 45 to 140 shot, which contains 46% of grains passing through the 100 sieve, a certain improvement in impact resistance is still evident for shot contents between 10 and 25% by volume,
but beyond these proportions the resistance is rather lower (see column III of the table).
The figures in the previous table show that when the shot contains no grains larger than a <B> 100 </B> sieve (column IV) at all, the resistance of the composite mass is less good than that of unfilled polystyrene. . The product based on poly- styrene at 32,
4% by volume of shot passing between sieves 16 and 45 gives a mass whose softening point is 60 ° C. higher than that of polystyrene alone (according to Heat Distortion test ASTM D. 638).
<I> Example 3: </I> Bars similar to those of Example 1 are prepared in the same way with a product containing shot passing through a 100 sieve, used at 70% by volume of product. The impact resistance is then less than 2 kg cm / cm.
<I> Example 4: </I> Bars were molded, as in Example 1, with a product containing 67.6 parts by volume of polystyrene and 32.4 parts by volume of shot of four different particle sizes. The following shock resistances have been found.
EMI0003.0083
Granulometry
<tb> / o <SEP> of <SEP> grains <SEP> Resistance <SEP> to <SEP> shock
<tb> passing <SEP> to <SEP> sieve <SEP>: <SEP> in <SEP> kg <SEP> cm / cm
<tb> 16 <SEP> to <SEP> 45 <SEP> 45 <SEP> to <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> to <SEP> 140
<tb> <B> 100% </B> <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 6.5
<tb> 70 <SEP> 0/0 <SEP> 16.2 '% <SEP> 13.8 <SEP> 0/0 <SEP> 5.8
<tb> 40 <SEP> 0/0 <SEP> 32.4 <SEP> 0/0 <SEP> 27.6% <SEP> 5.5
<tb> 0 <SEP> 54 <SEP>% <SEP> 46 <SEP> 0/0 <SEP> 4,
2 <I> Example </I> S 70 parts by weight (ie 53% by volume) of aluminum grit of the following particle size composition are mixed
EMI0003.0096
24 <SEP>% <SEP> passing <SEP> between <SEP> sieve <SEP> 16 <SEP> and <SEP> 25
<tb> 36 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 25 <SEP> and <SEP> 45
<tb> 11 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 45 <SEP> and <SEP> 100
<tb> 9 <SEP> 0/0 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 100 <SEP> and <SEP> 140
<tb> 6,
4% <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 140 <SEP> and <SEP> 200
<tb> 13.6% <SEP> passing <SEP> through <SEP> sieve <SEP> 200 with 30 parts by weight of phenol-formaldehyde resin powder (Bakelite brand). The mixture obtained is molded in the manner known for this thermosetting material. A mass is obtained whose characteristics are compared in the following way to those of Bakelites of current manufacture.
EMI0004.0001
Product
<tb> compo site <SEP> to <SEP> Bakelite <SEP> Bakelite
<tb> 53,% <SEP> en <SEP> loaded <SEP> loaded
<tb> volume <SEP> to <SEP> the <SEP> with <SEP> of
<tb> of <SEP> flour <SEP> fibers
<tb> shot <SEP> from <SEP> wood <SEP> textiles
<tb> of aluminum
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> shock,
<tb> determined <SEP> on <SEP> smooth <SEP> bars,
<tb> kg <SEP> cm / cm <SEP> 17 <SEP> 6.5 <SEP> 7.5
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> shock,
<tb> determined <SEP> on <SEP> notched <SEP> bars,
<tb> kg <SEP> cm / cm <SEP> 7 <SEP> 1.9 <SEP> 7.4
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> the
<tb> flexion, <SEP> kg / cm '<SEP> 1300 <SEP> 850 <SEP> 700
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> the
<tb> traction,
<SEP> kg / cm '<SEP> 700 <SEP> 320 <SEP> 300
<tb> <U> i </U> It can therefore be seen that the product containing 5311 / o by volume of aluminum shot (70% by weight),
with a particle size such that 71% of the grains pass between 16 and 100 sieves, provides masses having mechanical characteristics much greater than those of the masses based on Bakelite, which are usually produced.
<I> Example 6: </I> A resin consisting of vinyl chloroacetate copolymer with 2.5% maleic anhydride, stabilized by the addition of 4% tribasic lead sulfate,
was dissolved in a solvent consisting of one part of methyl ethyl ketone mixed with one part of toluene. The solution obtained contained 100 g of resin per 232 g of solvent.
With this solution, 3 mixtures were prepared with different shot contents of an aluminum alloy containing 4% Cu and 1.2% Mg, the shot passing between sieves 16 and 45,
that is to say having dimensions between 0.3 and 1 mm. The mixtures were poured into 4 mm thick plates, which were dried at 800 ° C. and then molded for 15 minutes at 1400 ° C. Test pieces for measuring the resistance were cut from the plates thus obtained. outfits. Test tubes were prepared in the same way from the initial solution containing no shot. On the other hand, test pieces were also prepared directly from the initial resin, without using a solvent. The table below shows the results of the tensile strength and impact strength measurements.
Impact resistance was determined with the Dynstat apparatus.
EMI0004.0063
Proportion <SEP> of <SEP> Resistance <SEP> Resistance
<tb> shot <SEP> in <SEP> <B> 10/0 </B> <SEP> at <SEP> the <SEP> traction <SEP> at <SEP> shock
<tb> of <SEP> volume <SEP> of <SEP> in <SEP> kg / cm '<SEP> in <SEP> g <SEP> cm / cm
<tb> final <SEP> product
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 50
<tb> 17.6 <SEP> 390 <SEP> <B> 110 </B>
<tb> 33.4 <SEP> - <SEP> 130
<tb> 61 <SEP> 560 <SEP> 220
<tb> 0 <SEP> 500 <SEP> 100
<tb> (prepared
<tb> without <SEP> solvent) <I> Example 7:
</I> By applying the same procedure as in Example 4, 3 products were prepared, the final composition of which was 33.4% by volume of aluminum alloy grains and 66,
6% by volume of 2.5% maleic anhydride polychlorvinyl acetate resin. In these 3 products, the metal was in different grain sizes.
The resistance measurements gave the following results
EMI0004.0091
Resistance <SEP> Resistance
<tb> Granulometry <SEP> at <SEP> the <SEP> traction <SEP> at <SEP> shock
<tb> kg / cm '<SEP> gr <SEP> cm / cm
<tb> sieve <SEP> 16 <SEP> to <SEP> 45 <SEP> 460 <SEP> 130
<tb> sieve <SEP> 45 <SEP> to <SEP> 140 <SEP> 435 <SEP> 105
<tb> passing
<tb> to <SEP> sieve <SEP> 145 <SEP> 320 <SEP> 80