<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à la fabrication de masses spongieuses en écume de latex renforcée par des fibres de verre.
On sait qu'on peut fabriquer des objets en caoutchouc spongieux en formant une écume de latex de caoutchouc naturel ou synthétique conte- nant des ingrédients tels que agents moussants, agents de vulcanisation, accélérateurs, agents de stabilisation, charges, agents de prise etc., en donnant à l'écume une forme, par exemple en la versant dans des moules en la laissant prendre en masse par repos à la température ordinaire, ou en accélérant la prise par la chaleur, et en vulcanisant à température élevée.
D'autre part, il est connu que l'incorporation de fibres de verre à la masse spongieuse augmente sa résistance à la compression. Suivant le procédé décrit dans le brevet américain n 2.498.785, les fibres de verre sèches sont graduellement tamisées sur le latex pendant la formation de l' écume. Il est nécessaire que la formation de l'écume se poursuive pendant ce temps pour répartir uniformément les fibres de verre dans toute l'écume En fabrication industrielle il n'est pas désirable de consacrer du temps et d 'employer des appareils supplémentaires pour ajouter des ingrédients ou des fibres de verre en latex dans le batteur pendant la formation de l'écume.
En outre, cette addition des fibres pendant la formation de l'écume limite l'opération à un procédé discontinu. Dans les procédés industriels de formation d'écume, discontinus et continus, les ingrédients sont ajoutés au latex avant ou après la formation de l'écume, sous la forme de solutions aqueuses dans le cas d'ingrédients solubles dans l'eau, ou , dans le cas d'ingrédients insolubles dans l'eau, sous celle de dispersions ou pâtes aqueuses généralement formées à l'aide d'agents tensio-actifs anioniques. Ces agents tensio-actifs anioniques sont compatibles avec les agents tensio-actifs anioniques présents dans le latex.
En général, les agents de stabilisation de vulcanisation et de formation de l'écume sont incorporés au latex dans un appareil de mélange avant la formation de l'écume et les agents de prise sont introduits dans l'écume dans un appareil dit sensibilisateur, avant de verser l'écume dans des moules ou de la conformer d'une autre manière. Lorsqu'on forme une bouillie avec des fibres de verre et de l'eau ou de l'eau contenant des agents tensio-actifs anioniques, par exemple avec les ingrédients habituels destinés à être ajoutés au latex, les fibres de verre s' agglomèrent en petites masses ou nodules.
Lorsqu'on mélange au latex cette bouillie de fibres contenant ces agglomérés avant la fondation de l'écume, comme on le fait d'habitude au cours de la préparation du latex, les nodules ne se désagrègent pas et les fibres ne se dispersent pas dans le latex. l.pn de la formation de l'écume dans les différents types de machines utilisés industriellement, les fibres ne se dispersent pas dans le latex mais les fibres agglomérées se déposent très rapidement, de sorte qu'on ne peut obtenir une masse spongieuse uniforme. De même, une bouillie de fibres de verre contenant des agglomérés, mélangée à l'écume, fournit une masse spongieuse non uniforme contenant les nodules de fibres de verre.
La présente invention est basée sur la découverte qu'en formant une bouillie avec les fibres de verre et de l'eau avec un agent tensio-actif cationique, on obtient une dispersion uniforme de fibres de verre séparées qui peuvent être facilement mélangées au latex de caoutchouc avant la formation de l'écume, ou à l'écume de latex et fournissent facilement une masse de caoutchouc spongieux dans laquelle les fibres de verre individuelles sont uniformément dispersées, sans agglomération ou nodulation.
Suivant l'intention, on incorpore des fibres de verre à un latex de caoutchouc sous la forme d'une bouillie aqueuse contenant un agent tensio-actif cationique. De préférence, le poids de l'agent tensio-actif ca- tionique dans la bouillie est 0,2 à 10% du poids des fibres de verre.
Egalement suivant l'invention, or. fabrique du caoutchouc spongieux en incorporant les fibres de verre à un latex de caoutchouc sous la forme d'une bouillie aqueuse contenant un agent tensio-actif cationique avant
<Desc/Clms Page number 2>
ou après le battage du latex pour obtenir une écume de la densité voulue, on incorpore un agent de prise en masse à l'écume, on conforme l'écume, on la laisse faire prise et on la vulcanise. On peut utiliser comme agent de prise en masse le silicofluorure de sodium à raison de 0,5 à 4% du poids du caoutchouc dans le latex.
Le latex pour préparer du caoutchouc spongieux suivant la présente invention peut être un latex de caoutchouc naturel ou un latex de caoutchouc synthétique constitué d'un polymère diénique conjugué ou un mélange de ces latex . Les latex de caoutchouc synthétique du type polymère diénique conjugué peuvent être un produit de polymérisation en émulsion aqueu-
EMI2.1
se d'un butadiène-1,3 ou d'un mélange de tutadiènes-1,3; des exemples des monomères en question sont le butadiène-1,3, le 2-méthyl-butadiéne-1,3(isoprène), le 2-chloro-butaàiène-1,3 (chloroprène), le .L-méthyl-butadiène-1,3 (pipérylène) et le 2,3-d.iméthyl-butadiàne-1,3.
Le latex de caoutchouc synthétique du type polymère diénique conjugué peut être dérivé d'un mélange d'un ou plusieurs de ces butadiênes-Z,3avec un ou plusieurs autres composés polymérisables susceptibles de former des copolymères caoutchouteux avec des butadiInes-1,3; par exemple jusqu'à 70% de ce mélange peut être constitué d'un ou plusieurs composés contenant un seul groupe IZ:G:fixê à au moins un groupe électro-négatif, c'est-à-dire un groupe qui augmente sensiblement la dissymétrie électrique ou la polarité de la molécule.
Des exemples de composés contenant un groupe CH2:C: qui sont copolymérisables avec les butadiènes-1,3 sont les aryl-oléfines comme le styrène et le vi-
EMI2.2
nyï-naphtalêne; les acides alpha-méthylehe carboxyliques et leurs esters, nitriles et amides comme l'acide acrylique, l'acrylate de méthyle, le méthacrylate de méthyle, l'acrylonitrile, le méthacrylonitrile et la méthacxy-
EMI2.3
lamide; l'éther méthyl-ninylique; la méthyl-vinyl-cétone, et le chlorure de vinylidène.
Le latex préparé pour former l'écume contient normalement 0,5 à 10 parties, et de préférence 1 à parties, sur la base de 100 parties du caoutchouc du latex, d'un savon connu (c'est-à-dire un sel alcalin d'un acide monocarboxylique formant des savons) ou d'un autre agent tensio-actif anionique. L'agent tensio-actif anionique peut être ajouté tel quel dans le cas du latex de caoutchouc naturel ou mélangé à des dispersions d'autres ingrédients, ou bien une partie au moins de ces agents peut être, dans le cas d'un latex synthétique, le reste de l'agent émulsifiant utilisé pour la polymérisation en émulsion.
Les agents tensio-actifs anioniques peuvent
EMI2.4
être des composés de la formule générale R-CC21i, R-80l1 ou R-:3ï, oà II re- présente un atome de métal alcalin ou un radical ammonium oi ammonium-sub- stitué, et R représente un radical organique contenant au moins un groupe comptant plus de 8 et jusqu'à 24 atomes de carbone. Des exemples de tels agents tensio-actifs anioniques sont : (1) Les savons (par exemple le laurate de sodium, le stéarate d'
EMI2.5
ammonium, l'oléate de diéthanol-anmonium).
(2) Les alkyl-sulfonates (par exemple le dodécyl-sulfonate de sodium, le cétyl-sulfonate de potassium) .
EMI2.6
(3) Les alkyl-sulfates Àpar exemple le dodécyl-sulfate de sodium l'oléyl-sulfate de sodium).
(4) Les éthers sulfonés comportant des groupes aliphatiques à chaîne longue et courte (par exemple Cïm33- ;-GZ13- I;a) .
JJ - -<- -7 (5) Les :lyc1roxy- éthers sulfatés comportant des groupes aliphatiques à chaîne longue et courte (par exempie : i33--C -,+ i 3 'Ta).
'(6) Les esters alkyliques sulfonés d'acides gras à chaîne longue (par exemple gï=33.O.O.CZiI., .â3ila).
(7) Les esters sulfatés de glycols a d'acides gras à chaine longue (par exemple G1,3'..zli,..3?ta).
<Desc/Clms Page number 3>
(8) Les amides sulfonées alkyl-substituées d'acides gras à
EMI3.1
chatne longue (par exemple Cx,T33.CC.uTi.C2Ti.SJ3TTa; G17H33.CO.N(C;I3)' J-/-?J' 0 il.. S03l1a).
2114 SC3iTa) .
(9) Les aryl-sulfonates alkylés (par exemple le sulfonate sodique d'isopropyl-naphtall.ne, le sulfonate sodique de dodécyl-benzèneà (10) Les sulfonates hydroaromatiques (par exemple le sulfonate sodique de .iétraliydro-napiitalène).
(Il) Les sulfosuccinates alkyliques (par exemple le dioctylsulfoeuccinate de sodium).
(12) Les produits de condensation sulfonate arylique/ formaldényde (par exemple le produit de condensation de formaldéhyde et de naph-
EMI3.2
talne-sulfonate sodique, TTaG3S.CCzi.CTT2.GCïT.S03Na, où G10rIS repré- sente le radical bivalent, 2,6 provenant du naphtaline).
Les fibres de verre qui peuvent être utilisées existent dans le commerce et sont faites de verre au sodium et au bore ayant un faible coefficient de dilatation thermique, étirées à un diamètre de l'ordre de 0,0002 (0,005 mm) à 0,0007 pouce (0,017 mm) et réduites au broyeur à marteaux à différentes longueurs comprises entre 1/32e de pouce (0,7 mm) et 1/2 pouce (12,6 mm). Les fibres préférées ont environ 0,00038 pouce
EMI3.3
(0,OJ78 mm) de dianétre moyen et environ 1/8e de pouce (3,1 mm) de longueur moyenne. Comme indiqué plus haut, les fibres de verre peuvent former une bouillie avec de l'eau et 0,2 à 10 parties d'un agent tensio-actif catio- nique pour 100 parties de fibres de verre.
Le poids des fibres de verre
EMI3.4
peut varier entre 1 et 2C;:, et de préférence entre 2 et 6% du pààs du ca- out9ochouc contenu dans le latex. Il est surprenant de constater que le mélange de la bouillie de fibres de verre avec un latex contenant une quantité d'agent tensio-actif anionique supérieure à la quantité d'agent tensio-actif cationique contenue dans la bouillie de fibres de verre, qui neutralise l'agent tensio-actif cationique et produit une dispersion anionique âpres mélange, maintient les fibres de verre uniformément et complè-
EMI3.5
tement dispersées dans le latex, tandis qu'en méïangeant des latex anioni- ques avec des bouillies aqueuses de fibres de ;
-erre sans aucun agent ten- sio-actif ou en mélangeant des latex anicniques avec des bouillies de fi-
EMI3.6
bres de verre contenant des agents tensio-actifs anioniques, les fibres de verre s'agglomèrent et les agglomérés restent tels quels dans la masse spongieuse finalement obtenue, rendant le produit non uniforme.
EMI3.7
11'importe quel agent tensio-actïf cationique peu être utilisé pour préparer la bouillie de fibres de verre.
Des exemples de ces agents sont : (1) Les sels d'ammonium quaternaires où un des radicaux fixés sur l'atome d'azote comporte un groupe organique comptant de 8 à 24 atomes
EMI3.8
de carbone (par exemple le cillorure de trimét:1yl-octadécy1-ammonium, le chlorure de c1imét:ly1-:1exadécyl-octadécy1-ammonium, le chlorure de laurylpyridinium, le chlorure de cé"i.Jy1-di.méthyl-benzyl-ammonium, et la iT--s téaryl-- betaine).
(2) Les amines, amides et diamines ayant un groupe organique comptant de 8 à 24 atomes de carbone et leurs sels d'acides (par exemple,
EMI3.9
l'acétate d'octadécylamine, 1 'lexadécy1-di-(po1yoxyét:ly1ne )-arnine, 1 'olé1dié tâylétzyl:.r.ediam:Lae ) .
La concentration des fibres de verre dans la suspension aqueuse n'est pas critique mais d'un point de vue pratique doi. être aussi élevée que possible sans pour cela rendre la bouillie si épaisse qu'elle ne puisse être facilement mélangée au latex, parce qu'il est désirable de maintenir le latex aussi concentré que possible pour réduire le retraitde la masse
EMI3.10
spongieuse finale.
La concentrauion des fibres de verre dans la bouillie aqueuse peut varier entre 2Dl,' et 60%.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
Dn plus de l'agent teilsia-actif -=e, =1>zM-q"ae, 1a bouillie c'3 fi- bres de verre peut contenir un agent tensio-actif -non ionique, .remploi de cet agent sert à réduire la viscosité de la bouillie et à faciliter son
EMI4.2
mélange avec le latex.
L'agent tensio--ac-cif mon ionique n'empêche pas l'ag- glomération des fibres de verre dans la bouillie aqueuse comme le fait l'
EMI4.3
agent tensio-actif cationique; mais il réduit la 1-iscosîlé pour une concert- tration déterminée de fibres de verre dans la bouillie et facilite le mélange uniforme d'une bouillie de concentration déterminée avec le latex ou l'écume de latex, ou permet d'atteindre une concentration de fibres plus élevée dans une bouillie d'une viscosité déterminée. La quantité d'agent tensio-actif non ionique peut varier entre 0,1 et 10 parties pour 100 parties de fibres de verre.
Des agents tensio-actifs non ioniques qu'on peut utiliser pour préparer la bouillie aqueuse de fibres de verre sont : (1) Les mono-éthers de polyglycols avec des alcools gras à lon-
EMI4.4
gue chaîne comme les produits de réaction d'oxyde d'éthylene ou de polyéthylène-glycol avec un alcool gras à longue chaîne (par exemple un produit de réaction d'oxyde d'éthylene et d'alcool oléylîque, à savoir : Clgrl35 (CC 2H4) n OH, où Il vaut 10 à 23.).
(2) Les mono-esters de polyglycols avec des acides gras à chaîne longue comme les produits de réaction d'oxyde d'éthylene ou (le poly6t.iylène- glycol avec un acide gras à chaîne longue (par exemple un produit de réaction d'oxyde d'éthylène ou de polyéthylène-glycol avec l'acide oléique, à savoir;
EMI4.5
c - 00. (OC il ) Oil) où n vaut 10 à 20) . (3) Les mono-esters de polyglycols avec des phénols alkylés canme
EMI4.6
les produits de réaction d'oxyde d'éthylène ou de polyéthylene-glycol avec un alkyl-phénol (par exemple un produit de réaction d'oxyde d'éthylene et d'isopropyl-pl2ënol, à savoir : (CX)GE.G,Ii.(CCIi,) 0[1, où n vaut 10 à 20).
32 54 24n (4) Les esters partiels d'alcools polyhydriques avec des acides
EMI4.7
monocarboxyliques à chaîne longue (gras et/ou résineux) (par exemple le monostéarate de glycérol et le trioléate de sorbitane).
(5) Les esters partiels et complets d'acides m<JY'.ocarboxyliqU'3S à chaîne longue (gras et/ou résineux) avec des éthers de polyglycol d'alcools polyhydriques (par exemple l'ester d'acide tristéarique de l'éther de
EMI4.8
polyglycol de sorbi tane, ou tristéarate de po1yoXl/éthy1è-ne-sorbitane; l'éther d'acide hexaoléique d'éther de polyglycol du sorbitol, ou aexaoléate de polyoxyéthylène-sorbitol.
L'exemple ci-dessous illustre l'invention. Toutes les parties et proportions indiquées sont en poids.
E X E M P L E
On prépare un latex de caoutchou naturel en incorporant à 159 parties du latex (100 parties de caoutchouc exempt d'eau) 2 parties de soufre sous la forme d'une dispersion aqueuse à 30%, 1,25 partie du sel de zinc de mercaptobenzothiazole sous la forme d'une dispersion aqueuse pâteuse à 30%, 1 partie d'antioxydant sous la forme d'une dispersion aqueuse pâteuse à 50%. 1,5 partie d'oléate de potassium sous la forme d'une solution aqueuse
EMI4.9
à 20% et 1 partie de triéthyl-trométhyl&ne-triamine sous la forme d'une so- lution aqueuse à 50%.. Les pâtes en dispersion sont préparées à l'aide de petites quantités d'un agent de dispersion tensio-actif anionique connu.
On prépare d'autre part une bouillie aqueuse de fibres de -erre ayant en-
EMI4.10
viron 1/8e de pouce (3,1 mm) de longueur moyenne et environ 3, 0003e de pc.- ce (0,0078 mm) de diamètre moyen en agitant 33 parties des fibres de verre tamisées dans 65 parties d'eau contenant 0,5 partie de l'acétate d'un mélan-
EMI4.11
ge de diamines aliphatiques primaires à chaîne longue (hexadécy1e 6% octa-
<Desc/Clms Page number 5>
décyle 93% et octadécényle 1%) qui est un agent tensio-actif cationique, et contenant également 0,66 partie d'éther monisoocty-phénylique de poly- éthyléne-glycol (produit de réaction d'oxyde d'éthyléne et d'isooctyl-phé- nol) qui est un agent tensio-actif non ionique.
On forme un mélange homo- gène avec 10 parties de cette bouillie de fibres de verre et le latex pré- paré comme ci-dessus; on ajoute ensuite au mélange 5 parties (base sèche) d'une dispersion aqueuse à 45% sous forme de pâte d'oxyde de zinc contenant une petite quantité d'un agent tensio-actif anionique et 1 partie (base pon- dérale séche) d'une dispersion aqueuse à 45% sous forme de pâte de diethly- dithiocarbamate de zinc contenant une petite quantité d'un agent tensio- actif anionique.
On introduit de l'air en battant le latex ainsi préparé, mélangé aux ingrédients habituels et aux fibres de verre traitées par l' agent tensio-actif cationique dans un appareil connu jusqu'à ce que l'écume formée acquière la densité voulue; on mélange alors à l'écume 2 parties' base pondérale sèche) d'une pâte aqueuse à 25% de silico-fluorure de sodium à titre d'agent de prise; on verse l'écume dans des moules; on la laisse faire prise à la température ordinaire, puis on la vulcanise à 100 C. Le produit est un caoutchouc spongieux uniforme, exempt de fibres de verre agglomérées.
Suivant une variante du procédé décrit, on fait passer de faÇon continue un latex préparé comme ci-dessus, mais sans fibres de verre par un batteur connu dans lequel il se transforme en une écume de la densité voulue et on fait passer l'écume de façon continue dans un bac de sensibili - sation où on mélange continuellement à l'écume du silicofluorure de sodium comme agent de prise et une bouillie aqueuse de fibres de verre préparée comme ci-dessus en quantités choisies pour maintenir le rapport précité de 3,3 parties de fibres de verre et 2 parties de silicofluorure de sodium pour 100 parties de caoutchouc dans le latex.
L'écume ainsi préparée est déversée du bac de sensibilisation dans des moules, laissées à faire prise à la température ordinaire et vulcanisée à 100 C. Comme plus haut, le produit est un caoutchouc spongieux uniforme exempt de fibres de verre agglomérées.