BE516285A

BE516285A - Procédé de traitement de fil de filaments de nylon pour objets composites en caoutchouc

Info

Publication number: BE516285A
Application number: BE516285A
Authority: BE
Inventors: Ferdinand Harry Muller; Paul Evert Johnson
Original assignee: Specialties Dev Co
Priority date: 1950-12-13
Filing date: 1952-12-16
Publication date: 1953-01-15
Also published as: US2645266A; GB716017A

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  PROCEDE DE TRAITEMENT DE FIL DE FILAMENTS DE NYLON POUR OBJETS COMPOSITES EN
CAOUTCHOUC. 



   La présente invention se rapporte à des perfectionnements'aux fils de nylon composés de filaments multiples et aux objets composites en caoutchouc comprenant ces fils à titre d'élément de renforcement. 



   Des essais sont actuellement en cours pour utiliser ces fils de nylon et des tissus formés de ces fils comme élément de renforcement de pneu- matiques en caoutchouc et objets analogues, au lieu de fils ou de tissus en coton ou rayonne, à cause de la forte résistance à la traction des fils de ny- lon. Cependant, le fil de nylon s'allonge considérablement lorsqu'il est mis sous tension, ce qui fait que les éléments de renforcement formés par ces fils et incorporés dans les objets en caoutchouc permettent le développement de ces objets au-delà des limites admissibles. On a également rencontré des difficultés considérables pour faire adhérer' les fils de nylon au caoutchouc. 



   Afin d'assurer une meilleure adhésion entre les fils ou tissus de nylon et le caoutchouc du pneu ou objet analogue, et afin de réduire l'al- longement du fil, il est courant de traiter le fil par une composition aqueuse   résorcine-f ormaldéhyde-latex   compatible avec le caoutchouc, puis de sécher ra- pidement le fil à des températures largement supérieures au point d'ébullition de l'eau 
Ces compositions ont tendance à imprégner le fil et à revêtir les filaments individuels dont le fil est composé suivant une zone transver- sale du fil s'étendant de sa surface au voisinage de son âme. Lorsqu'on soumet le fil aux températures de séchage généralement utilisées, ces compositions ont tendance à rendre le fil fragile et cassant à cause de l'action sur le nylon de la résorcine qu'elles contiennent. 



   Des essais ont montré que cette fragilisation réduit la résistan- ce du fil à la fatigue par compression et extension, lorsque le fil est incor- poré à titre d'élément de renforcement dans des objets en caoutchouc. Cette fra- gilisation du fil entraîne également des difficultés au cours du tissage. Une autre difficulté sérieuse provenant de la fragilisation du fil est que la liai- 

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 son entre le fil de nylon et le caoutchouc est détruite lorsque l'objet de caoutchouc est soumis à des forces de compression et d'extension, ce .qui fait perdre au fil ou au tissu de nylon son efficacité comme élément de renforce- ment, celui-ci ne pouvant alors plus s'opposer de la façon désirée au déve- loppement de l'objet. 



   La présente invention a pour but d'éviter ces difficultés en fournissant un procédé simple, pratique et économique de traitement des fils de nylon à filaments multiples, afin de favoriser leur adhésion au caoutchouc sans rendre le fil cassant, d'augmenter leur capacité de résistance à la fa- tigue par compression et extension et afin d'augmenter leur durée de résis- tance aux flexions sans diminuer leur adhésion au caoutchouc, tout en rédui- sant à un minimum la quantité de composition requise pour assurer l'adhésion du fil au caoutchouc, et permettant d'introduire le fil ou le tissu formé de ces fils dans des objets en caoutchouc afin de les améliorer et,de réduire le développement des pneumatiques renforcés à l'aide de ces fils, tant au gonfle- ment initial qu'aux températures de roulement ultérieures. 



   L'invention comprend un procédé de traitement de fils faits de filaments de nylon ayant pour but de fournir un fil amélioré pouvant être uti- lisé dans des articles composites en caoutchouc, procédé dans lequel on appli- que au fil une dispersion aqueuse contenant une faible concentration d'une a- mide d'un acide gras d'huile, l'amide pénétrant la surface extérieure du fil et laissant une couche protectrice d'amide sur les surfaces des filaments du fil tout entier, afin de lubrifier ce dernier, et on applique ensuite au fil, dans l'état décrit ci-dessus, une composition résorcine-formaldéhyde-latex compatible avec le caoutchouc, l'amide servant d'émollient pour la composi- tion en contact avec elle afin d'éviter la fragilisation à l'intérieur du fil et à sa surface, maintenant ainsi la souplesse du fil,

   et servant à protéger les filaments du fil contre les éléments de la composition et la dégradation par la chaleur au cours du séchage ultérieur du fil. 



   La dispersion aqueuse de l'amide d'acide gras utilisée dans le présent procédé est préparée à partir d'un acide gras d'huile végétale ou d'un mélange de ces acides, par exemple des acides gras de coprah, de soya, d'huile de lin, d'huile de coton, de "rape seed", etc. Comme ces acides con- tiennent de faibles quantités de glycérides, le pouvoir émollient des amides s'en trouve amélioré. 



   En général, au point de vue propriétés physiques, les amides peuvent varier d'une matière solide analogue à la cire jusqu'à une pâte molle. 



  La solubilité est d'autant plus faible que la chaîne de carbone de l'amide est plus longue. 



   L'amide utilisée dans le présent procédé est une amide émulsion- née d'acide gras d'huile, ayant l'aspect d'une pâte molle qu'on peut facile- ment mettre en dispersion dans l'eau. Les dispersions ainsi obtenues peuvent contenir de 1 à 5 % environ en poids de l'amide d'acide gras d'huile. Dans la pratique industrielle, on a trouvé que 2 % en poids environ de l'amide don- nent les résultats voulus et laissent environ 1 % d'amide dans le fil, propor- tion calculée sur la base du produit sec. 



   La composition résorcine-formaldéhyde-latex compatible avec le caoutchouc,   à   utiliser dans la présente invention est   dû-type   ordinaire qu'on emploie généralement pour traiter les câbles et armatures analogues qu'on in- corpore dans les pneus ou autres objets en caoutchouc dans le but de les   ren-   forcer. 



   N'importe quel appareil approprié peut être utilisé pour mettre en oeuvre le procédé de¯traitement du fil, et notamment des réservoirs d'enduc- tion, des rouleaux exprimeurs, une chambre de séchage et des rouleaux tendeurs si le fil doit être tendu pendant le séchage, et finalement un mécanisme d'en- roulement du fil traité. Comme ce genre d'appareil est connu dans la branche, on n'en donnera ni description ni représentation graphique. 



   Dans la mise en pratique de la présente invention, on fait pas- 

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 ser un fil de nylon à filaments multiples (210 deniers   4   brins/2   câblés)   ou du câble pneu de 840 deniers/2 brins dans un réservoir d'enduction contenant un bain formé d'une dispersion aqueuse comprenant environ 2,2 % en poids d'a- mide d'acide gras d'huile, puis on fait passer le fil entre des rouleaux ex- primeurs afin d'exprimer l'excès de solution jusqu'à ce que le fil paraisse presque sec au toucher.

   Le fil traité par l'amide   d'acide'   gras d'huile passe ensuite presque immédiatement dans un second réservoir d'enduction contenant une composition comprenant en poids : 
 EMI3.1 
 
<tb> Latex <SEP> 38,5 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Eau <SEP> 53,9 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Résorcine <SEP> 3,8 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Formaldéhyde <SEP> 1,9 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Soude <SEP> caustique <SEP> (solution <SEP> de <SEP> NaOH <SEP> à
<tb> 
<tb> 10 <SEP> %) <SEP> 1,9 <SEP> %
<tb> 
 
Le fil repasse ensuite entre des rouleaux exprimeurs afin d'é- liminer l'excès de composition de traitement. On peut faire passer le fil une seconde fois dans cette dernière composition de traitement si on le désire. 



  Le fil traité de cette manière est ensuite tendu à l'état humide à 20% envi- ron de sa charge de rupture à sec, puis passe dans un four de séchage tandis qu'on le maintient à une tension équivalant à 25% environ de sa charge de rup- ture à sec. 



   Le four utilisé est du type à échange de chaleur où l'air recy- clé est chauffé dans la chambre de séchage de fil du four à une température de 205 C.env.Cette température peut varier généralement entre 150 et   230 C   environ suivanu la grosseur du fil et la vitesse de traitement, mais la température spécifique appliquée au fil à certains moments du traitement de séchage peut atteindre 315 C environ sans exercer un effet nuisible sur le fil. A la sortie de la chambre de séchage, le fil est refroidi et enroulé sur un tube en forme de bobine. 



   Le fil traité de la manière décrite est utilisé de la façon ha- bituelle pour renforcer les flancs d'un pneu en caoutchouc. Ce pneu est gonflé puis soumis à l'essai à la roue, essai connu qui consiste à faire tourner un pneu sous des charges variables contre une courroie comprenant des parties en relief afin de reproduire les conditions normales d'utilisation du pneu sur la route. Un autre pneu gonflé de même construction mais garni de fils de ny- lon à filaments multiples ou de câble pneu traité de la façon habituelle est soumis au même essai. 



   On trouvera dans le tableau ci-après une comparaison entre le développement de la largeur de la chape, de la largeur de la section et de la hauteur de la section du pneu normal (exemple A) et du pneu suivant l'invention (exemple B) avant et après l'essai à la roue. 



   TABLEAU I 
 EMI3.2 
 
<tb> Ex- <SEP> Largeur <SEP> de <SEP> la <SEP> chape <SEP> Largeur <SEP> de <SEP> la <SEP> section <SEP> Hauteur <SEP> de <SEP> la <SEP> section
<tb> 
<tb> emple <SEP> Avant <SEP> Apres <SEP> % <SEP> dévelop. <SEP> Avant <SEP> Apres <SEP> % <SEP> dévelop. <SEP> Avant <SEP> Apres <SEP> % <SEP> dévelop.
<tb> 
<tb> 



  A <SEP> 4,85" <SEP> 5,1" <SEP> 5,15 <SEP> 7,75" <SEP> 8,1" <SEP> 4,50 <SEP> 7,3" <SEP> 7,54" <SEP> 3,30
<tb> 
 
 EMI3.3 
 (123mm) (l28,5nm) (.9fimm) (205,5mm.) (l84mm)(l9lNm) 
 EMI3.4 
 
<tb> B <SEP> 4,85" <SEP> 5,0" <SEP> 3,09 <SEP> 7,30" <SEP> 7,6" <SEP> 4,10 <SEP> 7,32" <SEP> 7,5" <SEP> 2,45
<tb> 
<tb> (123mm)(126mm) <SEP> (184,5mm)(193mm) <SEP> (185mm)(190mm)
<tb> 
 
Dans ces essais, le développement du pneu normal a été mesuré après l'équivalent de 3.550 km env. et le développement du pneu B suivant la présente invention a été mesuré après l'équivalent de   5.720   km. environ.

   Bien que le pneu B ait roulé 1.170 km de plus que le pneu A (environ 25 % de plus que le pneu A), le pneu B présente un développement inférieur à celui du pneu A,plus particulièrement, les développements de la largeur de la chape, de la largeur de la section, et de la hauteur de la section du pneu B sont respecti- 

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 vement inférieurs de 40%, 9% et 26 % environ aux développements des parties correspondantes du pneu A. 



   Il ressort des essais ci-dessus que le procédé de traitement suivant l'invention augmente la durée de résistance à la compression et à l' extension ou aux flexions dufil et qu'en fait, la vie du fil excède la vie utile du pneu dont la fin peut être due à d'autres causes. 



   On a trouve également que le fil traité suivant le présent pro- cédé adhère au caoutchouc aussi bien ou mieux que les fils traités de la fa- çon habituelle. L'amide d'acide gras, du type cationique, est compatible aussi bien avec le nylon qu'avec la composition   résorcine-formaldéhyde-latex.   



     On   pense que l'amide d'acide gras agit d'une ou de plusieurs façons sur le nylon à la manière d'un émollient pour empêcher sa fragilisa- tion. 



   On pense que l'amide d'acide gras est d'abord chassée dans l' âme du fil ou câble de nylon sous la forte pression des rouleaux   exprimeurs,   puis s'y dépose lorsque l'excès d'eau est exprimé en laissant une masse ten- dre et souple dans l'ame ou au centre du fil ou câble de façon à agir à la manière d'une barrière. Lorsqu'on fait passer le fil ou le câble ainsi traité dans la composition résorcine-formaldéhyde-latex, cette dernière ne peut péné- trer jusqu'à l'âme du fil du câble à cause de cette barrière. On obtient ainsi un câble ou fil de nylon traité par la résine qui reste plus flexible que les fils ou câbles ordinaires. 



   On pense également que l'amide d'acide gras forme une couche mince, pâteuse ou gélatineuse à la surface des filaments intérieurs. Comme le nylon est sujet à l'oxydation et à la dégradation par la chaleur, cette mince couche protectrice d'amide d'acide gras réduit cet effet et évite ain- si la fragilisation du nylon. 



   Enfin, on pense que l'amide d'acide gras agit comme plastifiant sur la résine résorcine-formaldéhyde-latex et l'empêche de devenir cassante. 



   Le fil ainsi traité par la dispersion dé l'amide d'acide gras et la composition   résorcine-formaldéhyde-latex   peut être mis sous tension a- fin de l'allonger de   10 %   approximativement sans réduire sa résistance totale ou sa durée de résistance aux flexions. Cette caractéristique est avantageuse parce que le prix de revient du fil de nylon introduit dans les pneus ou ob- jets analogues est réduit dans la proportion de son allongement. Le poids de la matière de renforcement de l'objet est également réduit et permet   d'obtenir   par exemple un pneu plus léger. 



   Parmi les autres avantages de la présente invention on peut ci- ter que les pneus comportant des câbles traités comme décrit ci-dessus sup- portent moins de charge non suspendue, présentent une réduction du dévelop- pement du,pneu tant au gonflement initial que par réchauffement ultérieur en cours d'utilisation et une réduction de la force exercée par la chaleur sur le nylon traité pendant la vulcanisation du pneu ou son utilisation. 



   Le terme caoutchouc utilisé dans la présente description com- prend toutes les compositions à base de caoutchoucs naturels ou artificiels. 



   Les indications et données numériques fournies dans la descrip- tion ne le sont qu'à titre d'exemple, des modifications pouvant y être appor- tées sans sortir du cadre de l'invention. 



    REVENDICATIONS.   

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1. - Procédé de traitement de fils de nylon à filaments multi- ples ayant pour but de fournir un fil amélioré pouvant être utilisé dans des articles composites en caoutchouc, caractérisé en ce qu'on applique au fil une dispersion aqueuse contenant une faible concentration d'une amide d'un acide gras d'huile, l'amide pénétrant la surface extérieure du fil et laissant une couche protectrice d'amide sur les surfaces des filaments du fil tout entier, <Desc/Clms Page number 5> afin de lubrifier ce dernier, et on applique ensuite au fil dans l'état dé- crit une composition résorcine-formaldéhyde-latex compatible avec le caout= chouc, l'amide servant d'émollient pour la composition en contact avec elle afin d'éviter la fragilisation à l'intérieur du fil et à sa surface,

mainte- nant ainsi la souplesse du fil et servant à protéger les filaments du fil contre les éléments de la composition et la dégradation par la chaleur au cours du séchage ultérieur du fil.

2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dispersion aqueuse contient de 1 % à 5 % environ en poids de l'amide d'aci- de gras d'huile.

3. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dispersion aqueuse contient environ :;$ en poids de l'amide d'acide gras d'huile.

4. - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le fil est pressé après l'application de la dispersion aqueuse pour déterminer la pénétration de la surface extérieure du fil par ladite amide.

5. - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le fil est séché sous tension.

6. - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le fil est soumis à une température d'au moins 150 C, mais ne dépassant pas 315 C environ pendant un temps suffisant pour le sécher.

7. - Fil de nylon à filaments multiples traité suivant le pro- cédé décrit dans l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fil est susceptible de résister à la fatigue par compression et extension, ce qui augmente sa durée de résistance aux flexions.

8. - Objet composite en caoutchouc renforcé à l'aide de fil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le développement de ses dimensions est réduit afin d'en prolonger la durée de vie utile.

9. - Objet composite à base de caoutchouc suivant la revendica- tion 8, caractérisé en ce que le dit objet est un pneumatique en caoutchouc.