BE509541A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE CAOUTCHOUC CONDUCTEUR ET D 
ARTICLES EN CAOUTCHOUC CONDUCTEUR. 



   La présente invention est relative à la fabrication d'articles en caoutchouc conducteur vulcanisé. Dans cette fabrication, des particules de carbone conductrices, par exemple du noir d'acétylène, sont dispersées dans du caoutchouc naturel ou synthétique;, en vue de rendre la matière con- ductrice. 



   Le terme "vulcanisation", tel qu'il est appliqué dans le présent mémoire au caoutchouc synthétique, est relatif à un traitement correspondant à la vulcanisation du caoutchouc naturel, qui réduit sa plasticité et aug- mente son élasticité et sa résistance mécanique. 



   Les pièces ou articles en caoutchouc conducteur trouvent des applications importantes dans la fabrication des câbles électriques, notam- ment comme écrans conducteurs pour noyaux de câbles,   comme*remplissages   en- tre noyaux de câbles ou comme gainage, ainsi que dans la réparation des ca- bles électriques fabriqués avec de tels articles. Ces articles peuvent aussi être utilisés à d'autres fins. 



   Dans la fabrication d'articles en caoutchouc conducteur, par les techniques habituelles de broyage et d'extrudage ou moulage, on a éprouvé des difficultés à obtenir une résistivité suffisamment faible et uniforme pour de nombreux usages envisagés, particulièrement lorsque les articles en question devaient servir comme écrans conducteurs pour câbles électriques. 



   La présente invention surmonte cette difficulté en adoptant un procédé, dans lequel le caoutchouc conducteur est obtenu au départ d'une so- lution ou dispersion par précipitation ou coagulation et dans lequel le pré- cipité ou coagulum est extrudé, sans travail mécanique préalable, tel que broyage. Par ce procédé, 'on peut obtenir des articles en caoutchouc conduc- teur présentant une très faible résistivité. 

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   Dans le procédé suivant   l'invention),   une solution de caoutchouc ou une dispersion aqueuse artificielle de caoutchouc est mélangée à une dis- persion de noir de carbone dans un liquide. Le liquide dans lequel le noir dé carbone est dispersé, est, de préférence, le même que celui dans lequel le caoutchouc est dissous ou dispersé. Si l'on fait usage de liquides dif- férents, ils doivent être aisément miscibles. Les solutions et/ou dispersions sont telles que la précipitation ou la coagulation du caoutchouc n'a pas lieu lors du mélange. Les ingrédients entrant normalement dans la composi- tion du caoutchouc peuvent être ajoutés avant, pendant ou après la prépara- tion de la solution ou dispersion de caoutchouc.

   Lorsqu'on utilise une so- lution de caoutchouc, il est préférable d'incorporer ces ingrédients au caoutchouc par malaxage, avant que le caoutchouc ne soit dissous dans le solvant, tandis que, lorsqu'on fait usage d'une dispersion de caoutchouc, il est préférable d'ajouter les ingrédients, sous forme d'une dispersion, à la dispersion de caoutchouc, avant, pendant ou après son mélange avec la dispersion de noir de carbone. Si une faible conductivité est nécessaire, il importe qu'un broyage dans un broyeur à boulets ou un autre traitement mécanique sévère ne soit pas mis en application, pour la préparation de la dispersion de noir de carbone. 



   La coagulation de la dispersion de caoutchouc ou la précipita- tion du caoutchouc dans sa solution est alors provoquée par l'addition d'un agent, qui ne constitue pas un ingrédient entrant dans la composition du caoutchouc,   e'est-à-dire   que cet'agent est une   substarce   ne faisant pas partie du composé caoutchouteux final. Comme agents de coagulation ou de précipitation du caoutchouc dans des dispersions et solutions de celui-ci, on peut utiliser de l'alcool et de l'acide acétique. L'acétone constitue un autre agent pouvant être employé pour précipiter le caoutchouc dans les solutions de caoutchouc. 



   Le précipité ou coagulum peut être séparé du liquide résiduel par n'importe quel procédé mécanique normal. La demanderesse a trouvé qu'u- ne filtration avec l'aide d'une pompe à vide se révèle efficace. Le liquide restant dans le précipité après la filtration est éliminé par séchage. 



   Après le séchage, le caoutchouc est mis en forme par extrudage, sans être soumis à un travail préalable quelconque, tel qu'un réchauffage sur un broyeur, et vulcanisé. La vulcanisation peut s'effectuer après la mise en place de l'article extrudé dans un objet manufacturé, tel qu'un câ- ble électrique. 



   Avec des mélanges contenant 80 parties de noir d'acétylène pour 100 parties de caoutchouc brut, la demanderesse a obtenu des résistivités, déterminées sur des tiges extrudées, de moins de 1 ohm - cm. Ceci contraste avec les résistivités de 40 - 300 ohms - cm ou davantage, obtenues avec les mêmes ingrédients par malaxage à sec. 



   Le rendement de la précipitation ou de la coagulation dépend de la quantité de réactif utilisée. Lorsqu'on opère la précipitation dans une solution de caoutchouc à l'aide d'alcool, on préfère employer 7 parties d'al- cool industriel pour chaque fraction de 3 parties de solvant dans la solu- tion. La présence d'une trop grande quantité d'eau dans l'alcool empêche la précipitation, car elle ne permet pas à l'alcool de se mélanger au solvant. 



   Les exemples suivants illustrent le procédé de fabrication sui- vant l'invention d'articles en caoutchouc vulcanisé et la conductivité ob- tenue dans ces articles. 



   EXEMPLE 1 
100 parties de caoutchouc (feuille fumée), 30 parties de factice, 10 parties d'huile minérale, 10 parties d'oxyde de zinc et 3 parties de sou- fre et d'autres ingrédients en proportions mineures, selon -la pratique habi- tuelle de composition du produit, sont malaxées'dans un broyeur et imbibées dans leur propre poids de solvant de caoutchouc commercial, de manière à for- mer une pâte. 80 parties de noir d'acétylène sont dispersées dans 7 fois leur 

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 poids du même se vaut. Cette dispersion est mélangée à la pâte de caoutchouc dans un mélangeur pendant 2 1/2 heures, puis le mélange est laissé au repos jusqu'au lendemain et ensuite soumis à un malaxage supplémentaire pendant 2 heures.

   La teneur en matières solides du liquide obtenu s'élève à 25 % en poids.   @   
Ce liquide est agité, pendant environ 5 minutes, avec une   quan-   tité d'alcool industriel correspondant à 7 parties pour chaque fraction de 3 parties de solvant dans la solution? le composé de caoutchouc précipitant alors sous une forme finement granulaire dispersée dans un liquide clair. 



  Ce précipité est séparé par filtration, avec l'aide d'une pompe à vide, et séché dans un four à environ 40  C. Après filtration et avant séchage, le composé de caoutchouc contenait environ la moitié de son poids de solvant. 



   Les résultats suivants ont été obtenus en mesurant la résisti- vité de tiges extrudées directement à partir du composé séché 
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<tb> Concentration <SEP> de <SEP> la <SEP> solu- <SEP> Résistivité <SEP> (ohms <SEP> - <SEP> cm)
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<tb> tion <SEP> avant <SEP> précipitation
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<tb> Avant <SEP> flexion <SEP> : <SEP> Après <SEP> flexion
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<tb> 25 <SEP> % <SEP> 1,4 <SEP> - <SEP> 1,8 <SEP> 4,8 <SEP> - <SEP> 6,5
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<tb> 37 <SEP> % <SEP> : <SEP> 0,63 <SEP> - <SEP> 0,69 <SEP> : <SEP> 1,4 <SEP> - <SEP> 1,6
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 Les tiges ont été fléchies en les pliant à trois ou quatre reprises. Un fléchissement ultérieur n'a pas augmenté la résistivité. 



   EXEMPLE 2 
Le mode opératoire de cet exemple consiste à mélanger une dis- persion aqueuse de caoutchouc naturel brut trituré et une dispersion conte- nant du noir d'acétylène et d'autres ingrédients entrant dans la composition du caoutchouc. La dispersion de caoutchouc peut être préparée par n'importe quelle méthode connue. Il est,, toutefois, essentiel que le caoutchouc soit trituré avant ou pendant la formation de la dispersion. Une dispersion con- venable est celle contenant du stéarate de potassium comme agent de disper- sion, de la caséine comme colloïde de protection et de la vaseline comme émollient. 



   La dispersion contenant le noir d'acétylène et les ingrédients entrant dans la composition du caoutchouc est d'abord préparée, sous forme de trois dispersions séparées. La première dispersion contient 80 parties de noir d'acétylène et 2000 parties d'eau (toutes les parties sont indiquées en poids), La deuxième dispersion est préparée en broyant au broyeur à bou- lets des ingrédients de vulcanisation et autres avec 100 parties d'eau et   Os5   partie de l'agent de dispersion vendu sous la dénomination "Vulcastab LS". La troisième dispersion est préparée en émulsifiant 30 parties d'huile pour caoutchouc avec 270 parties d'eau et quelques gouttes d'un autre agent de dispersion vendu sous la dénommination "Dispersol A".

   Ces trois disper- sions sont mélangées l'une à l'autre et ensuite incorporées à une quantité de dispersion de caoutchouc contenant 100 parties de caoutchouc brut et pré- sentant une teneur en matières solides de 40 %. Le malaxage est effectué   en   faisant usage d'un agitateur à hélice mécanique. 



   Lorsque le malaxage est terminé, 300 parties d'acide acétique 
0,2 N sont ajoutées et l'agitation se poursuit jusqu'à ce que la coagula- tion du caoutchouc se produise. Cette coagulation a lieu après une minute environ. D'autres acides ou de l'alcool peuvent aussi être employés comme agents de coagulation. 

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   Le   c agulum   est séparé du liquide résiduel dans un filtre-presse. 



  Lorsqu'il s'agit de traiter de petites quantités, on peut utiliser un enton- noir Buchner avec un tamis à 100 mailles,pour effectuer la filtration avec l'aide d'une pompe de filtration. Le filtrat est obtenu sous la forme d'un gâteau humide de caoutchouc, qui est séché à environ   70    C, en sorte qu'il se désagrège. La masse de caoutchouc désagrégé obtenue est amenée directe- ment dans une machine d'extrudage, sans préchauffage dans un broyeur, et les pièces extrudées sont subséquemment vulcanisées. 



   Un procédé de fabrication similaire, dans lequel on emploie ap- proximativement les mêmes proportions d'ingrédients, a été mis en oeuvre, en utilisant une dispersion aqueuse artificielle de caoutchouc, vendue par la Hubron Rubber Chemical Ltd, sous la dénommination "Hubron Rubber disper- sion 701 /   78".   Un certain nombre d'échantillons sous forme de tiges ex- trudées ont été préparés et on a constaté que ces échantillons présentaient une résistivité de 1,1 à 1,2 ohms - cm avant flexion et de 2,4 à 2,5 ohms - cm après flexion. 



   Des dispersions aqueuses de caoutchouc synthétique peuvent être utilisées, à condition qu'elles aient été préparées par un procédé tel que, lorsque la dispersion est coagulée, le coagulum puisse être extrudé sans travail mécanique   préalableo   
On ne peut employer du latex de caoutchouc naturel comme dis- persion aqueuse, étant donné que le caoutchouc serait à l'état non trituré, dans lequel il ne pourrait être extrudé, sans broyage préalable.

Claims (1)

1. RESUME.

   L'invention est relative à un procédé de fabrication d'articles en caoutchouc conducteur, consistant à préparer un mélange de caoutchouc contenant du noir de carbone et des ingrédients de vulcanisation par un mo- de opératoire comportant les stades suivants :(a) on malaxe une solution de caoutchouc ou une dispersion artificielle aqueuse de caoutchouc avec une dispersion de noir de carbone dans un milieu liquide, dans des conditions telles que la précipitation ou la coagulation du caoutchouc n'ait pas lieu, (b) après l'achèvement dudit malaxage, on ajoute un agent, qui ne constitue pas un ingrédient entrant dans la composition du caoutchouc et qui provoque la précipitation ou la coagulation du caoutchouc, et (c) on sépare le coa- gulum ou le précipité du liquide résiduel et on le sèche,

   le mélange susdit étant subséquemment extrudé sans travail mécanique préalable et les pièces ou articles extrudés étant finalement vulcanisés.

   Lorsqu'on utilise une solution de caoutchouc, le noir de carbo- ne est, de préférence, dispersé dans le même liquide que celui employé com- me solvant pour le caoutchouc et les ingrédients de vulcanisation, autres que le noir de carbone, sont broyés ou triturés avec le caoutchouc, avant que ce dernier soit dissous dans le solvanto Lorsqu'une dispersion aqueuse artificielle de caoutchouc est utilisée, le noir de carbone est, de préfé- rence, ajouté sous forme d'une dispersion aqueuse et les ingrédients de vul- canisation sous forme d'une autre dispersion aqueuse, en même temps que la dispersion de noir de carbone ou séparément.

   L'invention englobe un procédé de fabrication d'un câble élec- trique, dans lequel on fabrique une pièce ou des pièces en caoutchouc con- ducteur par les procédés décrits ci-dessus, mais sans vulcaniser ou en ne vulcanisant que partiellement cette pièce ou ces pièces, on incorpore cette pièce ou ces pièces dans un câble électrique et on les vulcanise ensuite ou on complète leur vulcanisationo L'invention englobe également les câbles électriques, compre- nant une pièce ou des pièces en caoutchouc conducteur, obtenues par les procédés décrits ci-dessus.