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Nouvelle matière adhésive et son procédé de fabrication.
Cette invention a pour objet une nouvelle matière adhésive thermo-élastique multiforme constituée par un . produit dérivé ou de transformtion du caoutchouc capable, d'être fabriqué selon n'importe quel degré de dureté dans une vaste gamme. Cette matière peut être utilisée notam- ment pour assurer la liaison selon l'adhérence requise entre du caoutchouc et un métal ou alliage ferreux. ûne fois dissoute dans un solvant convenable, cette nouvelle matière adhésive peut être appliquée sous la forme d'un ciment en vue d'assurer l'adhérence entre différentes substances de divers genres.
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Des recherches poursuivies par l'inventeur lui ont permis de constater qu'alors que la mastication du caoutchouc pur dans un broyeur ou un malaxeur est nuisible, cette même mastication effectuée en présence de certains acides forts est encore beaucoup plus nuisible.
Ctest ainsi que du caoutchouc contenant de l'acide sulfurique ou de l'acide phénol-sulphonique par exemple devient rapidement tellement visqueux qu'il adhère aux deux rouleaux du broyeur et qu'il devient très difficile d'an tirer parti. D'ailleurs, même en l'absence d'a'cide ajouté, le caoutchouc devient, dans ces conditions, mou et visqueux mais seulement après une période de mastication beaucoup plus longue. Quelle que soit la cause de cet effet nuisible des liquides acides sus-mentionnés, il y a lieu de penser qu'ils oxydent ou dépolymérisent le caoutchouc ou qu'ils catalysent l'oxydation du caoutchouc par l'oxygène de l'atmosphère.
Un but de l'invention est d'éviter les effets nuisibles de cette mastication du caoutchouc par les réactifs liquides en ajoutant une aussi grande quantité que possible des produits chimiques au caoutchouc sous la forme d'une poudre solide fine, de telle sorte que ces produits chimiques ne provoquent relativement pas de réaction avec le caoutchouc aux températures ambiantes ou de broyage et qu'ils puissent être rapidement et facilement incorporés 'au caoutchouc, tout en pouvant réagir aux températures élevées pour donner naissance à un produit dérivé du caoutchouc possédant des qualités d'adhérence excellentes.
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Il existe déjà un procédé consistant à broyer le caoutchouc avec un composé organique ou inorganique tel qu'un halogénure ou un oxy-halogénure apte à réagir avec l'eau pour produire un composé acide ou à réaction acide, et avec un composé tel que du sulfate d'aluminium cristallin qui renfe rme de l'eau chimiquement combinée ou autrement associée de manière à être libérée par l'application de chaleur. Après que ces ingrédients ont été malaxés, le mélange est soumis à un traitement thermique propre à libérer l'eau et à provoquer la formation de produits à réaction acide qui réagissent sur le caoutchouc.
Il existe également un autre procédé consistant à ajouter au caoutchouc et à mélanger avec lui du phénol et un agent acide isomérisant qui peut être l'une quelconque des nombreuses substances renfermant du sulfate d'aluminium, puis à soumettre le mélange à un traitement thermique.
La nouvelle matière adhésive que prévoit l'invention est préparée en incorporant un sulfate normal ou un sulfate acide sous la forme d'une poudre solide finement divisée à une partie au moins du caoutchouc, et en incorporant au mélange un acide faible ou l'anhydride d'un acide faible, puis en soumettant le tout à un traitement thermique. A la suite de ce traitement qui est effectué alors' que le produit se trouve sous la forme de feuilles, ce produit peut être homogénéisé en le broyant ou malaxant pour le rendre soluble. Pendant son homogénéisation, il peut être lavé avec de l'eau, des solutions alcalines et des solutions acides. Le produit final est essentiellement un produit de transformation du caoutchouc.
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Les propriétés de cette nouvelle matière adhésive et notamment sa puissance d'adhérence, sa dureté, sa plasticité, son élasticité, sa viscosité et sa solubilité peuvent être modifiées dans une mesure considérable en faisant varier les quantités des réactifs ajoutés au caoutchouc ainsi que la durée et la température du traitement thermique, et le degré d'homogénéisation subséquente.
On utilise, de préférence, comme caoutchouc, du crêpe pâle pour la production de la matière adhésive conforme à l'invention.
L'acide faible ou l'anhydride d'acide faible qu'on fait intervenir peut être de nature organique ou inorganique; il peut Atre constitué par un ou plusieurs des acides suivants : anhydride phosphorique,acide phospho- rique, acide acétique, anhydride acétique, et acides faibles analogues. Ces acides faibles dont certains sont liquides n'ont pas sur le caoutchouc les effets nuisibles de l'acide sulfurique ou de l'acide phénol-sulfonique.
Les conditions à adopter, de préférence, pour la mise en oeuvre de l'invention ne sont toutefois atteintes que quand on utilise des solides. Dans ce cas, les ingrédients ajoutés peuvent être du sulfate d'aluminium pulvérulent, de l'alun et de l'anhydride phosphorique. A une température comprise entre 100 et 155 C., le sulfate d'aluminium ou l'alun libère une quantité suffisante de son eau de cristallisation pour assurer la combinaison avec l'anhydride phosphorique et donne naissance à de l'acide phosphorique qui, à son tour, produit un acide ou une substance à réaction acide avec le sulfate ou l'alun qui est suffisamment puissante pour amener la réaction désirée dans le caoutchouc.
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L'invention sera maintenant décrite en détail à l'aide des exemples suivants : Exemple
On prépare un mélange de sulfate d'aluminium normal tel que celui désigné par exemple par la formule Al2(SO4)3.18H2O et de sulfate d'aluminium acide tel que celui désigné par exemple par la formule Al2(SO4)3.H2SO4.
3H2O en ajoutant 5 cm3 d'acide sulfurique concentré à chaque hectogramme de sulfate d'aluminium normal; on mélange intimement, et on chauffe à 70 C pandant 12 heures.
On pulvérise le mélange sec et dur, et on incorpore 200 gr. de ce mélange à 100 gr. de caoutchouc. Ce mélange forme ce qu'on peut appeler ici un "mélange principal".
On prépare alors dans un broyeur à caoutchouc le mélange.. suivant :
Crêpe pâle 100 parties en poids
Mélange principal 41 " " "
Anhydride phospho- rique 9 " " "
On façonne ensuite ce mélange en feuilles ayant une épaisseur approximative de 6 à 7 mm. (une épaisseur supérieure ou inférieure pouvant d'ailleurs être utilisée) puis on les chauffe dans un four avec circulation d'air forcée à 148 C pendant 6 heures. Le chauffage du mélange sous la forme de feuilles minces ou sous une autre forme ayant au moins une dimension bien délimitée permet de chauffer le mélange dans des conditions contrôlées et dans une gamme de températures limitées dans toute sa masse.
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Pendant que le produit traité par la chaleur est bien chaud, on l'oblige à s'écouler dans le broyeur à caoutchouc, et on incorpore au caoutchouc par broyage 15 parties (un excès) de soude caustique en solution concentrée ou une matière basique à l'état de flocons ou un autre agent neutralisant, puis on lave à l'eau jusqu'à ce que l'eau de lavage ne donne plus de réaction alcaline au papier de tournesol. On mastique alors plus avant le produit pour éliminer l'excès d'eau, puis on incorpore par broyage de l'amiante à fibres courtes dans la proportion de 30 parties d'amiante pour 100 parties de ce produit mastiqué et lavé, en même temps que 3 parties en poids d'un anti-oxydant tel que l'aldol-a-naphthylamine.
A titre de variante, on peut pulvériser le produit froid qui a été traité par la chaleur, le mélanger à une solution d'acide chlorydrique à 5 %, et le laisser reposer pendant 6 heures, puis le filtrer. On peut ensuite y ajouter une solution de soude caustique à 5 % en agitant, puis laver le produit pulvérisé à l'eau pure pour en éliminer une proportion aussi grande que possible des matières inorganiques présentes et des autres substances solubles. Le traitement à l'acide, le traitement à la substance caustique, et le lavage à l'eau du produit pulvérulent sont effectués, de préférence, à une température comprise entre 70 et 100 C. Le produit lavé est séché à une température inférieure à 50 C.
Ce produit peut être rendu soluble en l'homogénéisant et en le transformant par broyage en une feuille lisse dans le broyeur à caoutchouc puis en le combinant à de la fibre d'amiante et à un anti-oxydant, comme décrit plus haut.
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Diverses variantes du lavage du produit traité par la chaleur sont possibles, C'est ainsi que la matière peut tre lavée avec de l'eau seulement jusqu'à ce que l'eau de lavage soit neutre au papier de tournesol. Ou encore la matière peut être lavée à l'acide, puis à l'eau jusqu'à ce que l'eau de lavage soit neutre au papier de tournesol. Une autre variante consiste à laver à l'alcali puis à l'acide ou, inversement, à l'acide puis à l'alcali et ensuite à l'eau jusqu'à ce que l'eau de lavage soit neutre au papier de tournesol. Si le dernier lavage chimique se fait à l'alcali, la matière, une fois dissoute dans un solvant du caoutchouc, donne naissance à une solution plus visqueuse que quand le dernier lavage chimique est effectué à l'acide ou à l'eau seulement.
Les traitements de lavage et leur ordre de succession ont un effet sur les propriétés des dérivés du caoutchouc qui résultent¯du procédé. Dans certains cas, on peut ajouter une substance caustique aux dérivés du caoutchouc dans le broyeur à caoutchouc, puis pulvériser et laver le produit comme décrit ci-dessus.
Les exemples suivants indiquent d'autres mélanges préparés et traités conformément à l'invention:
EMI7.1
<tb>
<tb> Exemple <SEP> II <SEP> Exemple <SEP> III
<tb> Crtpe <SEP> pâle <SEP> 100 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids <SEP> 100 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Sulfate <SEP> d'aluminium <SEP> 10 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 13,6 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Anhydride <SEP> - <SEP>
<tb> phosphorique <SEP> 4,2 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> 5,2 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> Eau <SEP> 1,3 <SEP> " <SEP> " <SEP> 1,6 <SEP> " <SEP> n <SEP> n
<tb>
Le traitement thermique est généralement conduit à partir d'une température d'environ 1000 et jusqu'à une
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température d'environ 155 . Ce traitement thermique peut être effectué dans une atmosphère exempte d'oxygène ou dans le vide.
Après broyage, les produits de transformation sont solubles dans les solvants usuels du caoutchouc tels que la benzine, l'essence, le tétrachlorure de carbone, etc.
Les produits résultant des processus indiqués dans les exemples II et III sont plus mous que celui résultant de l'exemple I. Les quantités différentes des produits chimiques utilisés pour donner lieu au produit de transformation et les ingrédients de compoundage ajoutés ensuite se traduisent par des variations des propriétés de la matière adhésive qu'on recueille finalement. Des produits utilisables peuvent d'ailleurs être fabriqués avec des quantités de produits chimiques situées hors des limites spécifiées dans les susdits exemples.
En plus ou à la place des sulfates d'aluminium mentionnés dans les exemples ci-dessus, on peut utiliser des aluns et d'autres sulfates normaux et acides. On peut ajouter de l'eau quand l'eau de cristallisation fait défaut ou est insuffisante.
Les produits adhésifs fabriqués selon l'invention sont capables d'assurer une liaison de qualité supérieure entre du caoutchouc et du métal aux températures ordinaires, intermédiaires et élevées. C'est ainsi par exemple que le produit fabriqué suivant l'exemple I (compoundé avec de l'amiante) peut être appliqué sous la forme d'une mince pellicule d'une solution sur la surface de deux disques en fer mesurant 5 cm. de diamètre préalablement nettoyés par décapage. Une deuxième pellicule du produit
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plus mou fabriqué suivant l'exemple II (compoundé avec de l'amiante) est alors appliquée à l'état de solution par-dessus la première pellicule qui revêt déjà les deux disques.
Enfin, une pellicule de gomme faisant prise (telle que celle décrite dans le brevet anglais n 449.528) est appliquée sur la deuxième pellicule de matière adhé- sive, puis le caoutchouc à lier et ayant une épaisseur de 12 à 13 mm, est vulcanisé à la chaleur et sous pression entre les disques ainsi revêtus. L'ensemble ainsi solida- risé est ensuite immergé dans de l'eau bouillante pendant
5 minutes, puis éprouvé immédiatement à sa sortie de l'eau et alors qu'il est encore chaud dans une machine d'essais à la tension. On peut vérifier que la puissance du liant obtenu est de l'ordre de 14 Kg. par cm2.
Des matière adhésives semblables capables de fournir un usage courant dans les mêmes conditions révèlent des puissances d'adhérence situées dans le voisinage de 3 à 4 Kg. par cm. l'état froid, on a pu obtenir par l'application de matières adhésives telles que celles indiquées ci-dessus des puissances d'adhérence entre le caoutchouc et le fer représentant approxima.tivement 60 à 65 Kg. par centimètre carré. Ces puissances d'adhérence ne peuvent être obtenues par aucun des liants connus proposés antérieurement.
La matière conforme à l'invention est utilisable pur faire adhérer très énergiquement du caoutchouc à du métal dans les applications industrielles les plus diverses ' et notamment dans l'industrie automobile, par exemple pour le montage des moteurs, pour l'établissement des pièces mixtes en caoutchouc et en métal, pour la confection des garnissages en caoutchouc des réservoirs, pour la fabrica- tion des tuyaux et des soupapes et vannes et, plus
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généralement, partout où l'on doit solidariser du caoutchouc et du métal.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication d'une matière adhérente à base de caoutchouc, caractérisé en ce qu'on mélange à du caoutchouc tel que du crêpe pâle un sulfate solide ou un sulfate acide solide, et un ou plusieurs des acides suivants : anhydride phosphorique, acide phosphorique, acide acétique, anhydride acétique, en ce qu'on façonne la matière en feuilles, et en ce qu'on chauffe en surveillant la température.