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Fil élastique destiné plus particulièrement à la réalisation des balles de golf.
La présente invention concerne la composition et un procédé améliorée de réalisation de fils élastiques employés plus particulièrement en enroulement dans les balles de golf.
Le fil élastique employé dans la réalisation des balles de golf pose de nombreux problèmes. Ce fil étant enroulé dans la balle sous une tension assez forte, il est donc nécessaire qu'il possède une résistance élevée à la traction, un fort allongement, une faible hystérésis, une faible déformation permanente, une grande élasticité et une souplesse durable.
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Jusque présent, le fil employé classiquement pour la réalisation des balles de golf était un fil de caoutchouc.
Cependant, pour obtenir les propriétés requises précitées, il est nécessaire que le caoutchouc comporte un fort excès de soufre, ainsi que des accélérateurs réactifs, permettant la vulcanisation à températures relativement basses. Le fil à teneur élevée en soufre possède effectivement les propriétés nécessaires, mais il ne peut être employé tel quel. Le grand excès de soufre libre, quand la teneur en soufre est de 4,5 à 8%, forme des efflorescences à la surface du fil au bout de quelques jours* Ces efflorescences modifient la couleur de la balle de golf et rendent le fil inutilisable à la réalisation des balles.
Les teneurs limites en soufre évitant l'efflorescence ont été indiquées page 773 dans "The Chemistry and Technology of Rubber" de DAVIS & BLAKE, édition 1936; ces limites sont données sous deux formes, c'est-à-dire qu'elles sont exprimées en quantité de soufre élémentaire contenue dans le mélange de caoutchouc avant vulcanisation, et en quantité de soufre libre présent après' vulcanisation. Si la quantité de soufre élémentaire dans le mélange est supérieure de 2,5 à 3% il y a formation d'efflo- rescence, et si la quantité de soufre libre restant dans le produit après vulcanisation est de 1% ou plus, il y a, de même, formation d'efflorescences.
En conséquence, suivant l'ancien procédé il est nécessaire de vulcaniser les feuilles de caoutchouc avec une grande quantité de soufre, de les découper en fils, et d'éliminer le soufre en excès par une suite d'opérations appelées "décapage"par les spécialistes. Ce décapage consiste en un traitement avec une solution aqueuse de soude diluée,
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@ par exemple aveo une solution à 2%, à des températures de 82 à 100 C. On enlève ainsi environ 50% du soufre employée puis il faut rincer très soigneusement, la présence de rentes de soude étant indésirable. Un séchage est ensuite nécessaire.
Non seulement ces opérations répétées augmentent fortement le coût du fil et le temps de réalisation, mais elle:: exigent en oatre une manipulation assez délicate, pour éviter l'emmêlement des fils. Aussi coûteuse et longue que eoit l'opération du décapage, elle a néanmoins été employa étant le seul moyen possible de produire un fil élastique pour la réalisation des balles de golf.
Le brevet N 3.119.622 du 28 janvier 1964 concerne un fil pour balles de golf préparé à partir d'un mélange de caoutchouc naturel et de polyisoprène 1,4-cis de synthèse* Dans l'exemple 3, figurant dans la deuxième colonne du brevet, qui explique l'emploi de la quantité la plus faible de soufra le mélange est constitué de 65 parties de caoutchouc naturel et de 35 parties de polyisoprène 1,4-cis. La quantité de sou- fre à l'état élémentaire employée est de 4,5%.
On a préparé et vulcanisé dans les conditions habituelles le produit de l'exemple 3 du brevet N 3.119.622, On a enauite recherché sa teneur en soufre libre conformément à l'essai D297-6IT, des Normes de l'ASTM, édition de 1964, partie 28. La des- cription de l'essai commence Page 138, mata la recherche effective du soufre dana un produit vulcanisé est donnée page 154.
Cet casai, appliqué au produit vulcanisé du brevet N 3.119.622 indique une teneur en coutre libre de 2,40%, c'est-à-dire que, selon les deux normes établies dana le ,volume de dAVIS # BLAKB, mentionné ci-densus, le fil donne des effloreacences à moins que le aoufra libre n'ait été
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éliminé par décapage. Les limites commerciales après décapage sont fixées à moins de 0,05% de soufre libre dans le produit vulcanisé.
La présente invention comprend également l'emploi de mélanges de caoutchouc naturel et de polyisoprène 1,4-cis synthétique, dans les proportions indiquées ci-dessous, ainsi que l'incorporation de très petites quantités de soufre à l'état élémentaire dans le mélange avant vulcanisation.
Les produite obtenus contiennent moins de 0,05% de soufre libre après vulcanisation et les fils ne présentent pas d'efflorescences bien qu'on n'emploie pas d'opération de décapage.
Bien que l'intervalle des proportions de caoutchouc par rapport au polyisoprène 1,4-cis ne soit aucunement étroit, l'intervalle suivant est essentiel les quantités de poly- isoprène 1,4-cia de synthèse peuvent varier d'environ 30 à 85% du mélange. Les produits possédant les caractéristiques les plus favorables sont ceux qui contiennent de 40 à 60% de caoutchouc synthétique. La limite supérieure de 85% de caoutchouc synthétique est assez rigoureuse, car son utili- sation en proportion supérieure donne un produit dont la souplesse est insuffisamment durable c'est-à-dire que, l'utilisation de la balle de golf et les constantes déforma- tions auxquelles sont soumises les fils tendent à casser ces derniers après une p4riode qui est trop réduite.
La limite inférieure de 30% n'est pas aussi critique. Il est possible d'employer un peu moins de caoutchouc synthétique.
Toutefois, les caractéristiques commencent à baisser, et étant donné qae le polyisoprène 1,4-cis synthétique eat d'un prix tout à fait raisonnable il n'y a aucun avantage à en
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. employer le minimum absolu* La. grande économie que permet de réaliser la présente invention consiste dans la suppression de la coûteuse et longue opération de décapage
La quantité de soufre employée n'est pas critique exceptée qu'elle doit toujours être inférieure au point 1 partir duquel des efflorescences sont produites. c'est-à-dire entre 2,5 et 3%.
Pour obtenir les résultats les plus favora- bles il faut employer des quantités de soufre inférieures à 1%, bien qu'on puisse tolérer des quantités légèrement supérieures sans constater de phénomène d'efflorescence notable.
L'un des avantages de la présente invention est 'qu'elle permet d'obtenir un fil pour balles de golf non décapé, dont les propriétés sont aussi bonnes que celles du caoutchouc naturel, certaines étant même supérieures. Par exemple, la résistance à la traction de fils de caoutchouc naturel décapée varie entre 182 et 210 kg/cm2. La résistance à la traotion des produits obtenus suivant la présente invention varie entre @ 224 et 246 kg/cm2.
Les propriétés telles que faibles hystérésis et déformation permanenta, haute élasticité sont pratiquement égales à celles du caoutchouc naturel décapé de même que la durée de conservation de souplesse qui a toujours été satisfaisante* l'allongement des meilleurs produit)!! de la présente invention est en fait légèrement supérieur. Le caoutchouc naturel décapé présente un allongement maximum d'environ 1.000% alors que les meilleure produits de la présente invention atteignent parfois 1.100%.
Un des avan- tages de la présente invention est donc l'économie considéra- ble réalisée sur le coût de fabrioation, sans diminution correspondante des propriétés recherchées, et en fait avec
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obtention d'un produit supérieur.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exem- ple caractéristique, mais non limitatif, décrit ci-dessous, qui ne concerne qu'une formule caractéristique et la prépa- ration d'un produit dans l'intervalle préféré de la présente invention. L'invention n'est aucunement limitée aux propor- tions exactes et autres détails donnée dans cet exemple.
EXEMPLE
On a employé un mélange en parties égales de caout- chouc naturel et de polyisoprne 1,4-cis dans lequel, en moyenne un peu plus de 90% d'isomère cis est utilisé. Le mélange de caoutchouc naturel et de caoutchouc synthétique représente 100 parties. On y a ajouté un antioxydant, 0,25 partie de bis-bétanaphtyl-p-phénylènediamine, 0,665 partie @ d'un accélérateur pour basse température constitué de 97% d'un sel de zinc de meroaptobenzothiazole et de 3% de mono- sulfure de tétraméthylthiuram. On a encore ajouté 0,05 partie de monosulfure de tétraméthylthiuramp 0,75 partie d'acide stéarique, 1,5 parties d'oxyde de zinc, 0,7 partie d'un mélange de 95% de léoithine de soja et de 5% de triéthancla- mine, ainsi que 0,
224 partie d'un sel d'hydrazine. On a en outre incorpora à la formule 0,4. partie de soufre élémentaire.
On a mélangé dans un malaxeur "Banbury" puis calandre dans une calandre à quatre cylindres, chauffée à 67-76 C. Les feuilles ont été ensuite durcies à la vapeur à 110-121 C pendant 2 à 3 heures. La feuille a été ensuite découpée en fils de manière classique; les fils sont prêts à être enroulés en balles de golf.
On a analysé un échantillon de fil pour déterminer le soufre libre suivant la Norme de l'ASTM mentionnée plus haut.
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L'analyse indique une teneur en soufre de 0,016%, ce qui est inférieur à la teneur limite supérieure des caoutchoucs vul- canisés ayant été soumis au décapage* Les fils ne présentent pas d'"fflorescences.
On notera que, dans cet exemple, toutes les opéra- tions de décapage sont supprimées et qu'effectivement toutes les étapes de traitement correspondantes effectuées sur les fils découpés sont évitées. Le temps et le coût de réalisation en sont considérablement réduits et le produit est néanmoins équivalent au fil de caoutchouc naturel décapé pour la plupart des caractéristiques, et supérieur en ce qui concerne la résis- tance à la traction et l'allongement.
Le polyisoprène 1,4-cis qui est utilisé dans cet exemple donne toute satisfaction, main l'invention n'est aucunement limitée à ce produit et d'autres polyisoprènes 1,4-cis synthétiques peuvent être employés. On obtient de bons produits avec suppression totale de la coûteuse étape de décapage.
On doit noter que les autres constituants, tels que accélérateurs à basse température, antioxydants, lubrifiants. etc.., sont des produite classiques, qu'il n'eat pas néces- saire d'employer des produits spéciaux et qu'il n'y a aucune différence dans les techniques de mélange, de calandrage et do duroissement la vapour employât! comparativement aux teohniquco classiques Le fait de pouvoir conserver lea conditions de travail courantes constitute un important avan- tage pratiqua de la présente invention,