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Produit atratit1' à fibres de Yerr8-
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La 13yêocu,o invention est relative aux éléments de @OI!3\Wi6t:l-úÍ" <on;%1%u40 par des tapis ou mat. poreux o%ra- tî9'en ec 91treen de verre imprégnées de résine$ pourvue de couchoa do pccouvrelllent protectrices. Plua part1cu.l16re- Feac 3,i!.\'.at.ion est relative aux éléments de construction de eo\,tG ocpéeoe, qui sont particulièrement applicables en trolt que cposet3te pour automobiles, ainsi que comme pan- nr.AW:
acoustiques offrant un degré de flexibilité élevât da mêrns uUw1a rigidité mécanique élevée et une stabilité dilnensionl1elJ,e tout comme des propriétés décoratives et
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acoustiques.
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0n > constaté que des éléments de construction conati-
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tués par dos nappes de fibres agglomérées par une résine et
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pourvues d9ua couche de recouvrement décorative et protec- trîoe offrent une grande utilité comme repose-tête pour au- tomobiless comme panneaux acoustiques et comme coussins
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antichoc.
De tela éléments de construction lquyeut 0&m formé. en faisant adhérer, par l'action de 19 chaleur eu de la pression, des nappes ou mata de fibre.* 4<t eret ame- quela a été appliquée une résine therm04urclatabl. ma du%- oie à des couches de revêtement protectricoo *xt4rîewtag, constituées par un quelconque des tissu .811, CODJ1U8<. (la a constaté que les produite établis ctnfoxmnt aoa6 aitba. des antérieures, présentent, bien qu'étant aV1fwc 44&* de nombreuses applications, certains désavantagea..
Eh paru. culier, la résine thermodurcissable non cuîteeiccattum 4an*
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la couche de nappe fibreuse, émigré souvent ,...1'5 3!m <Mefatee! de la couche de revêtement protectrice pendant.l'G.4r.&ca de stratification; d'autre part, les produits Ânit souvent eux-mêmes d'une nature poreuse et ab80eft1t fk*U-s- ment des particules de poussière ou de crasse qui p>uvan; et trouver dans l'air. De plus, lorsqu'on net1 :L.. eer tus produits avec des agents de nettoyage du type 4olvmts, 11a as décolorent dans une certaine mesure étant 4d.u:tf que la résine agglomérante, présente dans l'objet .trait1. fini, est susceptible d'être attaquée par le solvant ea l'aisoa 4 la porosité de la couche protectrice de rey8teA' en %ia-
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su.
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Partant de ce qui précède, la présente Mention 'fiN en particulier à établir un produit en tibrer. -le Teft'8 Ii&'- glomérées à l'aide d'une résine, muni d'une nuehe cJI4corat:1- ve et protectrice qui peut être aisément net3de par des
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produits de nettoyage du type à solvant.
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La présente invention vise en outre à tSt.,b11r un produit poreux constitué par des fibres de verre agg1"r'e' par une résine et muni d'une couche extérieure dé<1 rative et protectrice, essentiellement imperméable aux rt'issieres et
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à la crasse.
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La présente invention se propose en outre à établir un procédé peur produire des objets ayant les propriétés citées plus haut.
En résumé,la présente invention vise à établir un pro- cédé pour former un objet stratifié en fibres de verre, en le soumettant à l'action de la chaleur et de la pression, ce procédé étant caractérisé en ce qu'une masse de fibres de verre contenant entre 7 et 30% en poids d'un produit adhésif constitué par une résine thermodurcissable non dur- cie, une couche de tissu de revêtement et une feuille ther- moplastique intermédiaire sont assemblées en sandwich, puis soumises à l'action de la chaleur et de la pression.
De préférence, la couche de tissu est une toile de fibres de verre, tandis que la feuille de matière thermoplastique est en polyéthylène d'une épaisseur comprise entre 1/2 et 10 mils (0,00127 - 0,0254 cm). Le produit stratifié peut éga- lement comprendre une masse additionnelle de fibres de ver- re avec 7% à 30% de liant, ce dernier étant toutefois durci préalablement à l'application de la chaleur et de la pres- sion.
La présente invention sera mieux comprise si l'on se reporte à la description détaillée qui suit, ainsi qu'aux dessins annexés, dans lesquels !
La fig. 1 est une représentation schématique du procé- dé pour produire des panneaux acoustiques conformément à la présente invention.
La fig. 2 représente schématiquement un panneau acous- tique stratifié composite fini; et
La fig. 3 est une vue en coupe du panneau acoustique, prise le long de la ligne 3-3 de la fig. 2.
On décrira ci-après, d'une manière détaillée, à titre d'exemple, un mode opératoire pour la production d'un pan.
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neau acoustique en fibres de verre, conformément au procédé de la présente invention. En se reportant à la fige 1, qui représente de façon schématique le mode opératoire pour la , production de panneaux acoustiques, on voit que ce mode opé- ratoire consiste à dévider successivement les couches indi- viduelles à partir de rouleaux 5, 6, 7 et 8, successivement, en les étalant l'une sur l'autre, pour former un matelas ou mat 9 à quatre plis;
à faire passer ce matelas 9 au-dessous d'un plateau chauffé 10 où les couches individuelles du ta- pis 9 sont assemblées en sandwich de façon monolithe sous l'effet de la chaleur et de la pression; à faire passer en- suite les couches mises en sandwich sous un système de décou- pe, par exemple une plaque 11, qui débite les couches lami- nées, sous la forme de panneaux acoustiques 12 de dimensions désirées; et à transférer les panneaux ainsi débités à un transporteur ou autre système approprié 13.
Les différents rouleaux 5, 6, 7 et 6 sont constitués, respectivement, par du tissu de verro 14, par un film de polyéthylène 15, un mat de fibres de verre 16, imprégné d'un adhésif ou liant consistant essentiellement en résine ther- modurcissable non durcie et un mat de fibres de verre 17 imprégné d'un liant de résine durcie, lequel consiste essen- tiellement en résine thermodurcissable. Les couches indi- viduelles sont avancées par intermittence à travers l'appa- reil à former les panneaux acoustiques, au moyen de cylindres de traction, désignés par les chiffres de référence 18 et 19, ainsi qu'au moyen d'une courroie 20, laquelle est à son tour entraînée par des cylindres de commande 21.
Les cylin- dres de commande ou de traction 18 et 19, et la courroie 20 sont réglés de manière à former et à faire avancer une lon- ' gueur de tapis ou mat donnée en un temps donné.
Dans une opération typique, la couche ou le film de
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polyéthylène 15 est constitué par une touille d'un, épais- leur qe 2 mils (0,00508 cm) en vires; la couche 16, qui con- tient le liant non durci, est constitués par un tapie de 1/2 pouce (1,27 cm) d'une densité do 3/4 lbs. environ par pied cube (12 kilogrammes par mètre cube)} et la couche 17, qui contient la résine cuite, consiste en un tapie d'une é- paisaeur de 1 pouce (2,54 cm), d'une densité de 1/2 1b.
par pied cube (8 kilogramme, par mètre @ube). Le@ cylindres de traction 18 et 19 et la courroie sans fin 20 agissent de manière à entraîner des longueurs données de tapis 9 à des intervalles de temps prédéterminât et à faire avancer des portions données de tapis 9, d'abord directement sous le plateau chauffé 10 et ensuite sous la plaque de découpe 11.
Le plateau chauffé 10 - lequel est chauffé à 350 F (177 C) environ, à l'aide d'un dispositif de chauffage électrique 22, par exemple - est commandé de façon appropriée au moyen d'un organe hydraulique 23, de telle aorte que lorsque des couches individuelles constituant le tapis 9 sont amenée. au-dessous de cet organe au moyen des cylindres d'entraîne- ment 18 et de la courroie sana fin 20, le plateau supérieur
10 descend sur la surface supérieure du tapis 9, pour une durée de 12 secondes environ, en appliquant une pression de 1/2 1b. environ par pouce carré (352 kilogrammes par mè- tre carré).
A la fin du cycle de cuisson, le tapis 9, qui forme désormais un corps stratifié monolithe, est ensuite ame- né à passer, à l'intervention des cylindres d'entraînement
19, supérieur et inférieur, au-dessous d'une plaque de dé- coupe 11 de dimensions convenables, laquelle est à son tour commandée à l'aide d'un organe hydraulique 24. Ce dernier abaisse la plaque de découpe 11 sur les couches Mises en sandwich, en en détachant ainsi le panneau acoustique compo- site 12. Des éléments de support appropriés 25 et 26 sont
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disposa au-degogue du plateau chauffa 1C et de la plaqu de troupe bzz, 18416mont do sqnwxt 26 torminsat par un transporter A l.a.irr 27 MK;Me3L 2*4 pennéaux débites sont transférés.
;,'and l'opération de cuisson, le liant qui con4*t* ousentiellement en une résine thomodurc,. ible non durcies çontênu dmo la couche 16, subit une cuisson on mime tmps que le tuplo 9 cet au.a la comprogniont 4e aorte qw Ce liant ag,l.ut.te les fibres tormement entra,s.ars,, pour !aa:ua une couche composite relativeateat donise. LcriMt la couche 16 présente initialement une épaiesour dw 1/2 pouce (1,27 cm) environ, préalablement à l'op4ratîon de cuiason, elle est comprimée, au cours de la cuisson, à uno épaisseur de 1/16 de pouce (Opl59 cm) environ à 1/8 de pou<- ce (0,317 cm) environ, pendant l'opération de cuisson.
La température communiquée par le plateau chauffa 10, au cours de l'opération de cuisson, a également pqur effet de ramol- lir le film de polyéthylène 15, de aorte que la matière thermoplastique est amenée à pénétrer dans une portion su- perficielle tant du tissu que de la masse de fibres, con- tigus à ce film, ce qui assure à 'son tour une agglutination avec la couche extérieure de tissu de verre 14 et avec la couche de fibres de verre 16, qui contient la résine ther- modurcissable en cours de cuisson.
La couche de fibres de verre 17 - dont les fibres individuelles sont agglomérées à l'aide de l'adhésif constitué essentiellement par la ré- sine thermodurcissable cuite - conserve son élasticité au '<j cours'de la mise en sandwich et, après son départ de des- ' sous du plateau 10, reprend son épaisseur initiale en vert,, de son élasticité.
Il se produit également, au cours de l'opération de moulage ou de "conformation", un certain éeau- lement de résine non durcie, dans la couche 16, à l'inter-
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face des coucher 16 et 17 et entre les fibres individuelles des deux couches, écoulement qui, à la suite de la cuisson, détermine la formation d'une adhérence ferme antre les cou- ches 16 et 17. On réalise ainsi un élément de construction stratifié composite, cohérent dans toute sa masse à la ma- nière d'un monolithe.
Dans la fig. 2, à laquelle on se reportera ci-après et où le panneau acoustique 12 est représenté sous une forme légèrement agrandie, le tissu de verre est désigné par le chiffre de référence 28; la couche de polyéthylène - par le chiffre de référence 29 ; la couche de fibres de verre, qui contient initialement le liant de résine non durci, est dé- signée par le chiffre de référence 30 et la couche de fibres de verre imprégnée de résine durci* - par le chiffre de ré- férence 31.
La fig. 3 est une vue du panneau acoustique fini 12, prise le long de la ligne 3-3 de la fig. 2 et montrant les couches individuelles 28, 29, 30 et 31, en coupe*
Les tapis ou mats' de fibres de verre employas pour for- mer les produits stratifiés décrits ci-dessus possèdent des densités relativement réduites. 'Cependant, 'tout homme de métier conçoit aisément que' les propriétés du panneau 12 peuvent être aisément modifiées par l'emploi de tapis de :et- bres de verre d'une densité plus ou moins élevée, lors de la formation du produit stratifié.
La proportion de liant de résine utilisa lors de la for tion des couches 16 et 17 peut varier entre environ 7 et 30%. Cependant, l'inventeur a constaté qu'une propor- tion de liant de 20% environ, basée sur le poids de la cou- che considérée, et répartie uniformément dans toute la eau- che en question, principalement aux intersections de figres, donne un produit, à cohérence terme,. Un adhésif consistant
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essentiellement en une résine thermodurcissable est par- ticulièrement favorable pour la mise en oeuvre de la pré- sente invention, et l'on fait de préférence appel à un pro- duit de condensation de phénol ou de mélamine-formaldéhyde.
L'emploi d'un film de polyéthylène en qualité de film thermoplastique intermédiaire procure de nombreux avanta- ges dans le produit fini, étant donné que le polyéthylène est une matière thermoplastique qui se ramollit à une tem- pérature d'environ 228 F (109 0) à 234 F (112 CI. Le film de polyéthylène produit un thermoscellage à 250 F (121 0) environ, en établissant ainsi une cohésion monolithe à une température inférieure à laquelle les couches de revêtement ' en tissu ordinaire risqueraient d'être influencées d'une façon défavorable.
De plus, le film de polyéthylène faisant partie de.',l'objet stratifié est à la fois tenace et flexi- ble à la température ambiante, tandis que l'absence d'un plastifiant dans le film procure d'excellentes caractéris- tiques de résistance aux intempéries de l'article fini, dans les conditions d'utilisation normales. De plus, le polyéthylène est lui-même insoluble dans les solvants orga- niques, à la température ordinaire, de sorte que les pro- duits de nettoyage du commerce, du type à solvant, habituel- , lement employés pour enlever des taches superficielles des tissus, peuvent être employés, sans le risque d'affecter défavorablement l'aspect de l'objet nettoyé.
.Les'films ou feuilles de polyéthylène sont disponible. sous une forme coulée, calandrée ou extrudée et, de plus, on peut; se les procurer aisément sous la forme extrudée sur 'la couche de tissu même. Ainsi, le tissu employé lors de la formation des objets conformément au procédé de la pré- sente invention peut se voir appliquer le film de polyéthy- lène initialement par extrusion,,par opposition à l'emploi
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de couches séparées de tissu et de polyéthylène. dans l'o- pération de mise en sandwich décrite ci-dessus.
L'inventeur a constaté que l'on obtient les meilleur. résultats lorsque ltépaisseur des feuilles de polyéthylène est comprise entre 1 et 4 mils (0,00254- 0,01016 cm), bien que des épaisseurs de 1/2 à 10 mils (0,00127 - 0,0254 cm) aient été utilisées avec succès. En effet, l'inventeur a constata que si l'on utilise des épaisseurs supérieures à
2 mils (0,00508 cm) le film des objets finis, formés en conformité avec le procédé faisant l'objet de la présente invention, ne présente pas de porosité, c'est-à-dire, le film de polyéthylène ne présente pas de piqûres après l'o- pération de mise en sandwich ou de moulage.
L'inventeur a découvert que, dans certains cas, il peut s'avérer avantageux d'employer des feuilles de poly- éthylène ayant une épaisseur inférieure à 2 mils (0,00508 cm),
Lorsqu'on emploie de telles feuilles au cours de l'opération de mise en sandwich, on constate que le film de polyéthylè- ne faisant partie de l'objet fini est percé d'un certain nombre de piqûres, ce qui peut être avantageux, compte tenu des propriétés acoustiques que l'on désire imprimer 1 l'ob- jet fini. La répartition et l'importance de l'effet de piqû- res peuvent être réglées en contrôlant l'épaisseur de la couche adhésive de polyéthylène, ainsi que la configuration de la surface conformante qui est en contact avec la couche de tissu.
En ce qui concerne les fréquences qui sont affec- tées particulièrement par les objets décrits ci-dessus, on notera que, lorsque les pores présentent des piqûres, les hautes fréquences sont absorbées ou affaiblies le plus ef- ficacement, tandis qu'une feuille continue de polyéthylène dans l'objet fini est très efficace en ce qui concerne les basses fréquences.
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Ainsi qu'il a été dit plus haut, le polyéthylène uti- lisé dans le procédé suivant la présente invention peut se présenter sous la forme de feuilles, ou bien le polyéthylè- ne peut être extrudé sur la surface de la couche de tissu de recouvrement, préalablement à la conformation en sand- wich. On a constaté qutun autre avant@@ résulte de l'em- ploi de films de polyéthylène colorés. On peut améliorer considérablement l'aspect général de l'objet fini en teignant le polyéthylène même, préalablement à son emploi dans la mise en sandwich, en particulier là où on fait appel à des tissus de couleur claire et où la couleur de la couche adhé- sive de polyéthylène s'harmonise avec la teinte du tissu.
On a constaté, il est vrai, que les films thermoplas- tiques de polyéthylène conviennent particulièrement à la mise en oeuvre de la présente invention ; a cependant cons- taté également que les films de polypropylène, qui offrent essentiellement les mornes propriétés favorables que les films de polyéthylène, peuvent être tout aussi bien em- ployés.
Il est généralement préférable d'employer les fibres "B" pour constituer les mats ou tapis de fibres de verre 16 et 17. La fibre "B" possède un diamètre moyen de 3 mi- crons environ et peut être adaptée aisément à la production d'objets ayant les propriétés acoustiques et de rigidité mécanique désirées. Cependant, tout homme de métier con- çoit aisément que l'on peut employer tout aussi bien des fibres de verre et d'autres types de fibres siliceuses ayant un diamètre plus petit ou plus.grand et que, en réalité, les fibres plus grosses ou plus fines peuvent être préféra- bles, compte tenu des applications envisagées.
La catégorie de produits à mats de fibres siliceuses ou de verre, couverte par la présente invention, peut d'au-
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tre part être définie, en ce qui concerne ses propriétés
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inhérentes, en tentée de pourcentage de yoluae d'air et dp le ,'Jf1 présente dans un volume donné de tapie de fibres. Cette propriété est inhérente au produit et peut être aisément calculée si l'on considère le poids spécifique des fibres de verre et du liant, ainsi que la densité des produite.
Pour la catégorie en question de tapie de'fibres, le pour- centage de volume d'air est généralement compris entre 95% et 98%, main peut être compris entre environ 90% et 99%.
Il convient toutefois de noter que le pourcentage de volume d'air ne définit pas nettement le produit, étant donné que divers produite formés à partir de tapis de fibres peuvent avoir le même pourcentage de volume d'air, mais différer très sensiblement en ce qui concerne les dimensions des po- res qui déterminent ce volume d'air. En ce qui concerne la catégorie de produite à base de tapis fibreux, couverts par la présente invention, la caractéristique de perméabi- lité à l'air est généralement comprise entre 20 et 55 pieds cubes/minute/pied carré, par pouce d'épaisseur (sous une pression de 1 pouce d'eau (25,4 kilogrammes par mètre car- ré)),
mais peut aussi être comprise entre environ 7 et en- viron 100 pieds cubes/minute/pied carré par pouce d'épais- seur, Ceci peut être aisément déterminé à partir de la densité et du diamètre de la fibre du tapis* La proportion
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de r40ma employée améliore également leu caraot6r1lttqu'D de perméabilité ; toutefois, son effet est minime dans lea limitas de pourcentage de liant spécifiées ici.
Par consé- quent, le produit considéré ici peut êtref défini, en termes de propriétés inhérentes du tapis de fibres de verre qui en fait partie, comme renfermant un mat de fibres de verre ayant un pourcentage de volume d'air compris entre environ 90% et 99% et une caractéristique de perméabilité comprise
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entre 7 et 100 pied* cuÉCl/µfi%. " ' i,1;
> we \ " 2 ' ' n.. épaisseur de 1 ponce, "OUI \\Q . " de.au. ' Bien que l'emploi 4 4 i ' , 8U8 Pro'pé )Q@ 'p'Î'j É#Î')/ . décrit ci-deeeue à propos 4* ¯¯ acoustique stratifié en fibres, tout homme de métier con- çoit aisément que l'emploi d'un fils de polyéthylène, ou d'un film de polypropylène, en tant que couche adhésive, est applicable à d'autres élément* laminés, télé que les repose-tête et coussins antichoc, pour automobiles, où l'on utilise des couches individuelles de tapie ou Mata de fi- bres de verre liées par une résine, avec des surfaces ex- térieures décoratives ou protectrice*. Par exemple,
lors de la préparation d'un repose-tête, conformément au procédé suivant la présente invention, où deux plateaux chauffés sont utilisés dans l'opération de la aise en sandwich, le plateau supérieur est chauffé à 450 F (232 C) environ et le plateau inférieur est chauffé à 300'F (149 C) environ.
Un mat à trois plis, constitué par des couches extérieures d'un tissu de fibres de verre et un mat de fibres de verre auquel est appliqué un adhésif non durci consistant aucun- tiellement en une résine thermodursissable, ainsi qu'une fouille polyéthylène interposés entr les couchée exté- rieures précitées, sont soumis à une cuisson, pendant deux minutes environ, entre les plateuau chauffés, sous une pres- sion d'environ 100 1bs. par pouce carré (70,300 kilogrammes par mètre carré), la couche de tiesu de verre étant en con- tact avec le plateau inférieur pandant le cycle de cuisson.
Les plateaux sont conformés de telle manière que la confi- guration désirée du repose-tête est impirmés à l'objet stra- tifié, pendant le cycle de cuisson.
On peut ainsi varier dans de larges limites les proprié- tés de l'objet fini. A la suite de la formation de tels
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objets conformément au procédé de la présente invention - dans lequel on utilise uniquement des mats de fibres de verre auxquels est appliquée une résine thermodurcissable non durcie - les objets ainsi obtenus possèdent une plus grande densité globale, ce qui entratne une modification des . propriétés de flexion et de rigidité mécanique.
En tout cas, au moins une couche de fibres de verre, à laquelle est appliqué un adhésif consistant essentiellement en une résine thermodurcissable non cuite, doit être utili- sée dans le procédé de stratification et doit être placée au contact de la feuille thermoplastique, de façon à assurer une adhérence ferme avec la feuille thermoplastique à la suite de la cuisson. L'emploi d'une couche non durcie est également nécessaire parce que, après avoir été durcie sous pression, elle assure une structure flexible, relativement dense, ayant une bonne stabilité uimensionnelle.
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Yerr8 fiber atratit1 'product
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The 13yêocu, o invention relates to the elements of @OI! 3 \ Wi6t: l-úÍ "<on;% 1% u40 by mats or porous mat. O% ra- tî9'en ec 91treen glass impregnated with resin $ provided with protective couchoa do pccouvrelllent. Plua part1cu.l16re- Feac 3, i!. \ '. at.ion relates to the construction elements of eo \, tG ocpéeoe, which are particularly applicable in trolt that cposet3te for automobiles, as well as as pan- nr.AW:
acoustics offering a high degree of flexibility as well as high mechanical rigidity and expansion stability, as well as decorative properties and
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acoustic.
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0n> noted that related construction elements
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killed by back layers of fibers agglomerated by a resin and
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provided with a decorative and protective cover layer, it is very useful as a headrest for automobiles as acoustic panels and as cushions
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shockproof.
From such building elements there is 0 & m formed. by adhering, by the action of heat or pressure, webs or mata of fibers. * 4 <teret to which was applied a thermo-curable resin. ma du% - goose with protective coating layers * xt4rîewtag, consisting of any of the fabrics .811, CODJ1U8 <. (The found that the established products ctnfoxmnt aoa6 aitba. of previous ones, although being aV1fwc 44 & * many applications, some have a disadvantage ..
Eh appeared. culier, the uncured thermosetting resin eiccattum 4year *
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the layer of fibrous web, often emigrated, ... 1'5 3! m <Mefatee! of the protective coating layer during.l'G.4r. & ca of lamination; on the other hand, the products often themselves of a porous nature and ab80eft1t fk * U-sement particles of dust or grime which p> uvan; and find in the air. In addition, when net1: L .. eer tus produced with cleaning agents of the 4olvmts type, 11a discolor to some extent being 4d.u: tf than the binder resin, present in the object .trait1. finished, is liable to be attacked by the solvent aaisoa 4 the porosity of the protective layer of rey8teA 'in% ia-
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su.
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Based on the foregoing, the present Mention in particular aims to establish a product in tibrer. -the Teft'8 Ii & '- glomerated with the aid of a resin, provided with a nuhe cJI4corat: 1- ve and protective which can be easily net3de by
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solvent-type cleaning products.
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The present invention is further directed to tSt., B11r a porous product consisting of glass fibers agg1 "r'e 'by a resin and provided with an outer protective and de <1 layer, essentially impermeable to niches and
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to grime.
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The present invention further proposes to establish a method for producing objects having the properties mentioned above.
In summary, the present invention aims to provide a method for forming a laminated article of glass fibers, by subjecting it to the action of heat and pressure, this method being characterized in that a mass of fibers of glass containing between 7 and 30% by weight of an adhesive product consisting of an uncured thermosetting resin, a layer of coating fabric and an intermediate thermoplastic sheet are assembled in a sandwich, then subjected to the action of heat and pressure.
Preferably, the fabric layer is a fiberglass cloth, while the thermoplastic sheet is polyethylene between 1/2 and 10 mils (0.00127 - 0.0254 cm) thick. The laminated product may also comprise an additional mass of glass fibers with 7% to 30% binder, the latter however being cured prior to the application of heat and pressure.
The present invention will be better understood if reference is made to the following detailed description, as well as to the accompanying drawings, in which!
Fig. 1 is a schematic representation of the process for producing acoustic panels in accordance with the present invention.
Fig. 2 schematically shows a finished composite laminate acoustic panel; and
Fig. 3 is a sectional view of the acoustic panel, taken along line 3-3 of FIG. 2.
Hereinafter, by way of example, a procedure for the production of a pan will be described in detail.
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acoustic fiberglass mesh, in accordance with the process of the present invention. Referring to fig 1, which schematically represents the operating mode for the production of acoustic panels, it can be seen that this operating mode consists in successively unwinding the individual layers from rolls 5, 6, 7 and 8, successively, by spreading them one on top of the other, to form a mattress or mat 9 with four plies;
in passing this mattress 9 below a heated plate 10 where the individual layers of the mat 9 are sandwiched together in a monolithic manner under the effect of heat and pressure; then passing the sandwiched layers under a cutting system, for example a plate 11, which debits the laminated layers, in the form of acoustic panels 12 of desired dimensions; and transferring the panels thus debited to a conveyor or other suitable system 13.
The various rolls 5, 6, 7 and 6 are formed, respectively, by verro fabric 14, by a polyethylene film 15, a mat of glass fibers 16, impregnated with an adhesive or binder consisting essentially of thermal resin. unhardened modifiable and a mat of glass fibers 17 impregnated with a cured resin binder, which consists essentially of thermosetting resin. The individual layers are fed intermittently through the acoustic panel forming apparatus, by means of traction rolls, designated by reference numerals 18 and 19, as well as by means of a belt 20, which in turn is driven by control cylinders 21.
Control or traction rollers 18 and 19, and belt 20 are adjusted to form and advance a given length of mat or mat in a given time.
In a typical operation, the layer or film of
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polyethylene 15 consists of a 2 mil (0.00508 cm) thick stirrer; Layer 16, which contains the uncured binder, is a 1/2 inch (1.27 cm) mat with a density of 3/4 lbs. per cubic foot (12 kilograms per cubic meter)} and layer 17, which contains the baked resin, consists of a liner 1 inch (2.54 cm) thick, density 1 / 2 1b.
per cubic foot (8 kilogram, per meter @ube). The traction rollers 18 and 19 and the endless belt 20 act to drive given lengths of belt 9 at predetermined time intervals and to advance given portions of belt 9, first directly under the heated bed. 10 and then under the cutting plate 11.
The heated platen 10 - which is heated to about 350 F (177 C), using an electric heater 22, for example - is suitably controlled by means of a hydraulic member 23, such aorta only when individual layers constituting the mat 9 are brought. below this member by means of the drive rolls 18 and the end belt 20, the upper plate
10 descends on the upper surface of the belt 9, for a period of approximately 12 seconds, applying a pressure of 1/2 1b. approximately per square inch (352 kilograms per square meter).
At the end of the firing cycle, the belt 9, which now forms a monolithic laminated body, is then caused to pass, through the intervention of the drive rolls.
19, upper and lower, below a cutting plate 11 of suitable dimensions, which in turn is controlled by means of a hydraulic member 24. The latter lowers the cutting plate 11 onto the layers. Sandwiched, thereby detaching the composite acoustic panel 12. Appropriate support elements 25 and 26 are provided.
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placed at the degogue of the heated plate 1C and of the troop plate bzz, 18416mont do sqnwxt 26 torminsat by a transporter A l.a.irr 27 MK; Me3L 2 * 4 debits are transferred.
;, 'and the baking operation, the binder which con4 * t * orentially in a thomodurc resin ,. Uncured ible çontênu the layer 16, undergoes a baking one mimics time that the tuplo 9 this au.a the understanding 4th aorta qw This binder ag, l.ut.te the fibers very entered, separated, for! aa : u has a relativeateat donise composite layer. LcriMt layer 16 initially has a shoulder of about 1/2 inch (1.27 cm), prior to cooking, it is compressed, during cooking, to a thickness of 1/16 of an inch (Opl59 cm) approximately to 1/8 inch (0.317 cm) approximately, during the cooking process.
The temperature imparted by the heated platen 10 during the baking operation also has the effect of softening the polyethylene film 15 so that the thermoplastic material is caused to penetrate into a surface portion of both the surface. fabric than the mass of fibers, contiguous to this film, which in turn ensures agglutination with the outer layer of glass fabric 14 and with the layer of glass fibers 16, which contains the thermosetting resin during cooking.
The layer of glass fibers 17 - the individual fibers of which are agglomerated with the aid of the adhesive consisting essentially of the baked thermosetting resin - retains its elasticity during sandwiching and, after being sandwiched. departure from des- 'under the plate 10, resumes its initial thickness in green ,, of its elasticity.
There is also, during the molding or "shaping" process, some watering of uncured resin in layer 16, between.
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face of layers 16 and 17 and between the individual fibers of the two layers, which flow, after baking, determines the formation of a firm adhesion between layers 16 and 17. A laminated construction element is thus produced. composite, coherent in all its mass in the manner of a monolith.
In fig. 2, to which reference is made below and where the acoustic panel 12 is shown in a slightly enlarged form, the glass fabric is designated by the reference numeral 28; a polyethylene layer - with the reference numeral 29; the glass fiber layer, which initially contains the uncured resin binder, is designated by reference numeral 30 and the cured resin impregnated glass fiber layer * - by reference numeral 31.
Fig. 3 is a view of the finished acoustic panel 12, taken along line 3-3 of FIG. 2 and showing individual layers 28, 29, 30 and 31, in section *
The glass fiber mats or mats employed to form the laminate products described above have relatively low densities. However, any person skilled in the art will readily appreciate that the properties of the panel 12 can be readily modified by the use of glass fiber mats of greater or lesser density in forming the laminate product. .
The proportion of resin binder used during the formation of layers 16 and 17 can vary between about 7 and 30%. However, the inventor has found that a proportion of binder of about 20%, based on the weight of the layer considered, and uniformly distributed throughout the water in question, mainly at the intersections of figres, gives a product, with term consistency ,. A consistent adhesive
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Substantially of a thermosetting resin is particularly favorable for the practice of the present invention, and preferably a phenol or melamine-formaldehyde condensation product is employed.
The use of polyethylene film as an intermediate thermoplastic film provides many advantages in the finished product, since polyethylene is a thermoplastic material which softens at a temperature of about 228 F (109 0) to 234 F (112 CI. The polyethylene film produces a heat seal at about 250 F (121 0), thereby establishing a monolithic cohesion at a temperature below which the coating layers of ordinary fabric would be liable to be influenced. in an unfavorable way.
In addition, since the polyethylene film is part of the laminate article, it is both tough and flexible at room temperature, while the absence of a plasticizer in the film provides excellent characteristics. weather resistance of the finished article, under normal conditions of use. In addition, polyethylene itself is insoluble in organic solvents at room temperature, so that commercial solvent-type cleaners usually employed to remove surface stains from surfaces. fabrics, can be used without the risk of adversely affecting the appearance of the cleaned object.
Polyethylene films or sheets are available. in a cast, calendered or extruded form and, in addition, one can; they are readily available in the form extruded onto the fabric layer itself. Thus, the fabric employed in forming the articles in accordance with the process of the present invention can have the polyethylene film applied initially by extrusion, as opposed to the use of the polyethylene film.
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of separate layers of fabric and polyethylene. in the sandwiching operation described above.
The inventor has found that the best is obtained. results when the polyethylene sheet thickness is between 1 and 4 mils (0.00254-0.01016 cm), although thicknesses of 1/2 to 10 mils (0.00127 - 0.0254 cm) have been used with success. Indeed, the inventor observed that if one uses thicknesses greater than
2 mils (0.00508 cm) the film of finished articles, formed in accordance with the process object of the present invention, does not exhibit porosity, that is, the polyethylene film does not exhibit pitting after the sandwiching or molding operation.
The inventor has found that in some cases it may be advantageous to employ polyethylene sheets having a thickness of less than 2 mils (0.00508 cm),
When such sheets are used during the sandwiching operation, it is found that the polyethylene film forming part of the finished article is pierced with a number of punctures, which can be advantageous. taking into account the acoustic properties that it is desired to impart to the finished object. The distribution and magnitude of the pitting effect can be controlled by controlling the thickness of the polyethylene adhesive layer, as well as the configuration of the conforming surface which is in contact with the fabric layer.
With regard to the frequencies which are particularly affected by the objects described above, it will be appreciated that when the pores show pitting, the high frequencies are absorbed or weakened most effectively, while a sheet continues of polyethylene in the finished article is very effective with regard to low frequencies.
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As stated above, the polyethylene used in the process according to the present invention may be in the form of sheets, or the polyethylene may be extruded onto the surface of the covering fabric layer. , prior to the sandwich conformation. Another problem has been found to result from the use of colored polyethylene films. The general appearance of the finished article can be considerably improved by dyeing the polyethylene itself, prior to its use in sandwiching, especially where light-colored fabrics are used and the color of the layer adheres - polyethylene sive matches the color of the fabric.
It has been found, it is true, that thermoplastic polyethylene films are particularly suitable for the practice of the present invention; However, it has also been found that polypropylene films, which offer essentially the poor favorable properties of polyethylene films, can be used just as well.
It is generally preferable to use the "B" fibers in making the mats or mats of glass fibers 16 and 17. The "B" fiber has an average diameter of about 3 microns and can be easily adapted for the production of glass. 'objects having the desired acoustic and mechanical rigidity properties. However, it will be readily understood by any person skilled in the art that glass fibers and other types of siliceous fibers having a smaller or larger diameter can be employed just as well and that, in fact, larger fibers can be employed. or finer may be preferable, taking into account the envisaged applications.
The category of products with mats of siliceous fibers or of glass, covered by the present invention, can further
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must be defined, with regard to its properties
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inherent, in attempted percentage of air yoluae and dp le, 'Jf1 present in a given volume of lurking fibers. This property is inherent in the product and can be easily calculated by considering the specific gravity of the glass fibers and the binder, as well as the density of the products.
For the subject grade of fiber mat, the air volume percentage is generally between 95% and 98%, but may be between about 90% and 99%.
It should be noted, however, that the percentage of air volume does not clearly define the product, since various products formed from fiber mats may have the same percentage of air volume, but differ very significantly in what concerns the dimensions of the holes which determine this volume of air. With respect to the category of fiber mat product covered by the present invention, the air permeability characteristic is generally between 20 and 55 cubic feet / minute / square foot, per inch of thickness. (under a pressure of 1 inch of water (25.4 kilograms per square meter)),
but can also range from about 7 to about 100 cubic feet / minute / square foot per inch of thickness. This can be readily determined from the density and fiber diameter of the carpet * The proportion
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of r40ma employed also improves their permeability caraot6r1lttqu'D; however, its effect is minimal within the binder percent limits specified herein.
Therefore, the product considered herein can be defined, in terms of the inherent properties of the fiberglass mat which is part thereof, as including a fiberglass mat having an air volume percentage of between about 90%. and 99% and a permeability characteristic included
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between 7 and 100 ft * cuÉCl / µfi%. "'i, 1;
> we \ "2 '' n .. thickness of 1 pumice," YES \\ Q. "de.au. 'Although the job 4 4 i', 8U8 Pro'pé) Q @ 'p'Î'j É # Î') /. described above about 4 * ¯¯ acoustic fiber laminate , any person skilled in the art readily understands that the use of a polyethylene thread, or of a polypropylene film, as an adhesive layer, is applicable to other laminated elements *, such as headrests and impact cushions, for automobiles, using individual layers of resin-bonded fiberglass carpet or mat, with decorative or protective exterior surfaces. * For example,
when preparing a headrest, in accordance with the method according to the present invention, where two heated trays are used in the sandwich comfort operation, the upper tray is heated to approximately 450 F (232 C) and the lower platen is heated to approximately 300'F (149 C).
A three-ply mat, consisting of outer layers of a fiberglass fabric and a fiberglass mat to which is applied an uncured adhesive consisting entirely of a thermosetting resin, as well as a polyethylene layer interposed between the aforementioned outer layers are subjected to cooking, for about two minutes, between the heated trays, under a pressure of about 100 lbs. per square inch (70,300 kilograms per square meter) with the glass layer of glass in contact with the lower pan during the cooking cycle.
The trays are shaped such that the desired configuration of the headrest is imprinted on the laminate object, during the cooking cycle.
The properties of the finished object can thus be varied within wide limits. As a result of the formation of such
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objects in accordance with the method of the present invention - in which only glass fiber mats to which an uncured thermosetting resin is applied - the objects thus obtained have a greater overall density, which entails a modification of. bending and mechanical stiffness properties.
In any case, at least one layer of glass fibers, to which is applied an adhesive consisting essentially of an unbaked thermosetting resin, must be used in the laminating process and must be placed in contact with the thermoplastic sheet, to ensure a firm adhesion with the thermoplastic sheet after baking. The use of an uncured layer is also necessary because, after being cured under pressure, it provides a flexible, relatively dense structure having good dimensional stability.