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Adhésif pour matières poreuses,
La présente invention concerne des compositions adhé- sives préparées à partir de bitumes et de lignosulfonatres. Plus spécialement elle concerne des émulsions de solutions aqueuses de lignosulfonates avec des solutions non aqueuses de bitumes,
L'utilisation de bitumes, tels que l'asphalte, et de goudrons dans des compositions adhésives est classique et provoue pour certaines applications des difficultés et des inconvénients qui sont parfois importants.
Lorsque de l'asphalte est utilisé comme adhésif pour
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fixer des panneaux isolants sur un toit, il est appliqué en gênerai sur le toit à chaud au moyen d'un guipon. De l'asphalte solide est d'abord fondu puis étendu sur la surface du toit au moyen du guipon. Le panneau est alors appliqué sur le toit. L'exécution du procédé requiert des dépenses pour l'appareil de chauf- fage et provoque une perte de temps tandis que l'asphalte fond.
En outre, l'imprécision de l'application au guipon entraîne le dépôt de quantités d'asphalte.beaucoup supérieures à celles nécessaires pour faire adhérer le panneau à la surface du toit.
En raison de la nature inflammable de' cet adhésif organique, il peut en résulter dans le cas d'un incendie une dipersion excessive des flammes dans le bâtiment.
Les asphaltes fluxés, c'est-à-dire les asphaltes mélancés avec des solvants provenant du pétrole, tels que ceux utilisés pour les réparations routières, pourraient être utilisés avec un certain avantage pour supprimer les inconvénients du procédé d'application à chaud au guipon. Toutefois, dans ce cas l'amélioration obtenue est nettement compensée par la haute @ vitesse d'absorption de la solution djasphalte dans le panneau.
Le collage est par cons6quent très médiocre.
L'utilisation d'autres agents, tels que des lignosulfo- nates, comme adhésifs pour la pose de panneqauxisolants, provoque également un certain nombre de difficultés. Ces composés sont des adhésifs tout au plus médiocres. En outre, ils sont realtivement sensibles à l'eau et très cassants lorsqu'ils sont secs, ces deux propriétés les rendent indésirables en architecture.
Le procédé de l'invention consiste à émulsionner une solution aqueuse d'un lignosulfonate avec un bitume,mélangé au préalable avec un liquide organique sensiblement immiscible à l'eau.
La Demanderesse a en effet découvert que des compositions préparées par le procédé de l'invention pénètrent suffisam-
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ment dans les mat6rãux poreux pour assurer une bonne adhérence,
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par exemple, entre les panneaux isolants et le métal d'un toit, et
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ne sont pas adsorbées ni Ilpox"¯oe (.'1 ; it C'1, de façon excessive par les matériaux pore.,-.. Ce*'tti? .:Ju1..t:rJ.:;I} aôiicate et inattendue de la pénétration des >ubst itz ;s;, une autre particularité de L'invention qui est, croit-on, intiMemcnt associée à la différence précise de p8rmc:rbï...;.cs à 7.yy.rci des deux phases liquides en présence.
Il e3t 1:p01'bnt ce noter {gaIement que la haute fragilité propre aux licnoruirimiies est évitée suivant .'.nven-
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tion et quo cet effet pourrait être attribué à une certaine plastification du lignosulfonate par le bitume.
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mp.M .1..
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?±ttigsµz,j>,o¯b,g¯j Asphalte fluxé AC-8 art;t, 100 ,.poi,d Solution de liGlOlJulronnto Norlig L 80
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Lsasphalte àQ-8 est un produit de la Hune Potroloum Company.
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Il contient sur base pondérale 62, d'asphalte ayant un point de
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ramollissement de ?,8 à 90..6 0 ot 3$;j d'un naphta ayant un intervalle d'ébullition do 93p3 à 20te4oC, Le 1ICnooultotiato Xorlig L est une solution aqueuse à 50%de solides,non neutralisée, d'un pli de 4,4gomj>renunt un do lignosulfonatcsde bois du.r(env1ron 60;) et de bois tendre environ 40fi)* Le produit est vendu par leamoricun Can Company.
Les constituants sont lli61aneés dan un appareil Hamilton-Boacli nc 30 pour former une 6muAxion fluido à -17,*8"C.
Les panneaux isolants de Porlitee de fibro végétale, do fibre de verre et de mousse deurtbznne, sont collés sur de l'acier galvanisé au moyen de i'émulsion suivant l'invention, Les 6prouvetten obtenues soumises à une traction se rompent toujours dans Io panneau plutôt queà l'endroit du collage. Une
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immersion prolongée dans 1-*eau d'une pellicule.,préparée par ap-
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plication de la solution sur une surface unie et sjehacopnea pas
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d'effet défavorable sur la pellicule. Aucune corrosion visible de 1'acier galvanisé et de l'aluminium n'est notée après une
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semaine d'exposition à cet adhésif contenant des lignosulfonate3 non neutralisés.
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F;g)-# ..-
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<tb>
<tb> Parties <SEP> en <SEP> poids <SEP>
<tb> Asphalte <SEP> (point <SEP> de <SEP> ramollissement
<tb>
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60)0-62)8 C) 60 Naphta VM & P (point de6claïr 15,60C) 40
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<tb>
<tb> Solution <SEP> de <SEP> lignosulfonate <SEP> Norlig <SEP> L
<tb> à <SEP> pH <SEP> 7 <SEP> 100
<tb>
La solution de lignosulfonate utilisée dans cet exemple est essentiellement la même que celle utilisée dans l'exemple 1, mais est neutralisée au moyen d'hydroxyde de sodium.
Pour la préparation de l'émulsion, le naptha est mélangé d'abord avec l'asphalte chaud ramolli et la solution
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formée après refroidissement est m6langde avec le lignosulforiaté Norlig L au moyen du mélangeur Xunilton-heauch n* 30. L'émulsion obtenue est fluide à -17,.8- 0.
Des panneaux isolants en Perlite,- en fibre végétale et en fibre de verre sont collés sur de l'acier-galvanisé au
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moyen de I$émulsîon,puïa sèches,et se rompent toujours dans le panneau plutôt queà leendroit du collage lorsqu'ils sont soumis à une force de traction, L>immersion prolongée dans de l'eau n'a pas d'effet défavorable sur une pellicule sèche produite
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à partir de ledmulsion.
$X1f:i1 .JI' ..,..
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Pari .en no1d$
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<tb>
<tb> Asphalte <SEP> fluxé <SEP> AC-8 <SEP> 100
<tb> Solution <SEP> de <SEP> lignosulfonate <SEP> Norlig <SEP> L <SEP> 110
<tb> à <SEP> pH <SEP> 4,4
<tb>
Les constituants sont mélangés de la façon habituelle au moyen d'un mélangeur Hamilton-Beach n 30 pour former une émulsion
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stable.
On collage tenace,oommèil'lndique la r4aistance à la tractlon.eot obtenu par application de l'émulsion sur du panneau isolant et de licier galvanisa. L'adhésif sec est toutefois cassant et peut être éliminé par lavage à l'eau. EXEMPLE 4. -
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<tb>
<tb> Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Asphalte <SEP> fluxé <SEP> AC-8 <SEP> 100
<tb> Lignosulfonate <SEP> Norlig <SEP> L <SEP> (100% <SEP> de
<tb> solides) <SEP> 50
<tb>
Le lignosulfonate sec est mélangé avec la solution d'asphalte au moyen d'un mélangeur Hamilton-Beach n 30. La suspension obtenue n'est pas stable et se sépare rapidement au repos.
En outre, essayée de la façon habituelle, elle accuse une aptitude assez médiocre somms adhésif.
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±à±µ4PLA ±q
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<tb>
<tb> Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Asphalte <SEP> (point <SEP> de <SEP> ramollissement
<tb>
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60,o-62,8 C) 3318
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<tb>
<tb> Ether <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> (intervalle <SEP> d'ébullition <SEP> 62,8-79,4 C) <SEP> 21,6
<tb>
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Solution de lignosulfonate Norlig LS l./..,6
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Le Norlig LS est une solution à 50> de solides..neutralisée..de lignosulfonates de bois tendre. Elle est vendue par l'American Can Company. L'éther de pétrole utilisé est une fraction de pétrole ayant un intervalle d'ébullition dans le domaine des hexanes.
Les constituants sont mélangés et essayés comme dans l'exemple 2,pour former une émulsion eau-dans-huile assurant un collage aussi tenace et résistant à l'eau que le collage que
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donne I)dmulsion de l'exemple 1.
EXEHPL 6.
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ep-r-tles- j3,Q.jg., Asphalte !luxé AC-8 100 Solution de lignozulfonate PorliE LD 80
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La solution d'asphalte est celle utilise dans l'exemple 1. Le
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11gnosultonato est une solut1on non neutra11Bdo à µ0% de tolides comprenant un cilang6d& 11gnosulfonatos de bols dur 1'/#µJ) o% de bois tendre (30,1)* Les const1tuant sent meianeee et essayés çeguee daDu 1'oxempie 1 et forment à nouvtau #mulsion dhi -ayat des propriétés comparables.
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1;(,'J(j>,lLjjz la préparation indiquée dans l'exemple S est r±pé%éo, ". 'K' n'oyen d'une solution de 3.,,zosui'vnae nut:r.a..l1'sée à e ;1,; solides provenant uniquement de bois du? ,vendue sous lé L.'. ":\' :.,a'!3 Lux. On obtient également un produit parfaitement .t',; 1.,LsaàNt lorsqu'il est. soumis aux essais décrits dans ; ,.. ; ::<:.f" à bzz 3,1-±x-= / E, i t Parties en poids .. tu (point de ramollissement 60a0-62,8C) 20,4 ¯¯ der pétrole 13,c3 :1,>=. de lignosulfonate Norlig LH 66,6 : ; ;:ion eau-dans-huile obtenue au moyen de ces constituants tre un bon collage des Ratériaux poreux. Toutefois, l'adhésif .v¯:f:, i st moins résistant à l'eau que celui ohtenu dans %exemples précédents et peut être épuisé,mais difficilement.par de l'eau
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coura.l1 te.
JJ.J:;.rPLJ' 9.,
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<tb>
<tb> Parties <SEP> en <SEP> poidsBrai <SEP> de <SEP> goudron <SEP> de <SEP> houille
<tb>
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(point de rainollisscraent 64,50C) 33,8
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<tb>
<tb> Ether <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> (intervalle <SEP> d'ébullition <SEP> 62,8-79,4 C) <SEP> 21,6
<tb> Solution <SEP> de <SEP> lignosulfonate <SEP> Norlig <SEP> LH <SEP> 44,6
<tb>
Le brai de goudron de houille utilisé est un produit de la Koppers Company, Inc. Les autres constituants sont ceux déjà in.-
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diqués dans les exemples prôc6d;ntE .
Les conatihuants àoiii ..,l.Hngt$c comme dans j.exep3.e pour former une émulsion 6,:J- 1t,!f...}U'Ue itablo Sou!'lise à "oasui, l'émulsion ce rVt!10 (1,;I'I,f." un :,dhôsit modérément résistant il Venu pour des Ï,iif; 'i.i. : , z - r",HO. m'14PLm-4>':
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l'U,e ,e,l1, P9i.t1fJ. n6sino P.R. z8 Et't,,r de p6trolc' Ont':rVt1l1e d'ébul11tjnn 62-/. .C) ' 2IJ6 Solution de 'i;nú81J1fQw,tp Uurltg LH 44,6
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La résine l>.H" est. un résidu goudronneux polynucléaire hautement aromatique obtenu par crtlcJÜne d'un naphta brut (densité A.P.I. 40 a 60) en f5thylône. Lo produit est vendu par la Honsanto Company. Les autres constituants sont ceux indiqués dans les
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exemples ci-dessus.
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Les constituants sont m61aug6s comme dans 1.*exemple 2 pour former une émulsion eau-dan-hu11o,qui à l'essai se révèle
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également constituer un excellent adhésif pour les panneaux de
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Perlite,bien qu'ayant une résistance modérêe à l'eau.
E.Xg;'PLE 11.-
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Parties e po1
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<tb>
<tb> Asphalte <SEP> (point <SEP> de <SEP> ramollissement
<tb>
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6o'o-02,80c) 35 Ether de pétrole (intervalle dpdbul-
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<tb>
<tb> lition <SEP> 62,8-79,4 C) <SEP> 19
<tb>
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Solution de 1gnosulfonate norllg LU 46 Glycosperse 0-20 0,2
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La composition est eceentleilowent la nlêmo que dans 1)exemple 7p mais ÁS proportion de solvant organique est moindre et un agent tensio-actif est ajouté, Cet agent tenoio-actït#qui est le Olycosperse 0-20#est un produit de condensation de 20 moles de polyoxyéthylbne sur du monooléate de corbitan et est vendu par la
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Glyco Chsm.oals Company,
Par mélange et essai de la façon indiquée dans l'exemple 2,
ces constituants donnent une émulsion eau-dans-huile stable assurant une excellente adhérence et une excellente ré-
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sistance à l'eau crsqa'e,le est appliquée, Des bitumes qui peu- vent être utilisas pour la préparation des compositions adhésives
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suivant l'invention sont les produits naturels et synthétiques comme 'asphalte;
la gilson1te, le brai de pétrole, le brai de goudron de bois, le brai de goudron de lignite> le brai de au dron de houille, les résidus goudronneux de cracking du naphta et leurs mélanges. Ces composés peuvent contenir des quantités
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mineures de substances polyméres, telles que du caoutchouc ré- généré ou du polyéthylène, des polymères ôtant parfois ajoutés aux produits du commerce de ce genre pour améliorer leurs pro- priétés. La substance bitumineuse choisie doit avoir un 'point de ramollissement de 37,8 à 204,4 C, et est de préférence de
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ï,,9 121,IQC pour la plupart des applications. Les asphaltes sont préférés. Le bitume est mélangé avec un solvant qui est sensiblement immiscible à l'eau.
Dans certaines circonstances,
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les facteurs tels que ies risques dyincondie et la toxicité dbi. vent être considérés. Sous ce rapport, il convient de choisir comme solvants des hydrocarbures, des hydrocarbures halogénés et d'autres liquides organiques satisfaisant aux conditions préaisées.
Des exemples de tels composes sont le toluène, le tétra-
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chlorure de carbone> le tX1chloroéthylène, le perchàoroéthyléne, le .t6trabvomothY1àno et les hydrocarbures aliphatiques, ces derniers ayant un point d'ébullition qui est de préférence de 60,0 à 204,4 C, bien qu'une fraction de pétrole dont le point d'ébullition atteint à peine 37,8 C convienne lorsqu'un séchage rapide est recherché,
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LOU liqueurs usées yésultant de la production de la pulpe de bois forment l'autre constituant tapotant des composi-
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tions adhésives de l'invention.
Ces liqueurs sont disponibles en
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grandes quantités comme saua-prodaits de la production de la pulpe de bois. Du fait, comme on le sait, il est impossible
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d'attribuer une composition chimique précise auxli8nosalfo nates, qu'il convient o 'identifier par le procédé de production qui détermine leur structure physico-chimique et leurs propriétés moyennes. La matière première préférée provient donc de la fabrication de la pulpe de bois par le procédé au bisulfite de calcium.
Les bois utilisés appartiennent à la classe des bois durs ou dos bois tendres qui peuvent comprendre des mélanges d'essences dans ces deux groupes. Il convient de citer le spruce, le sapin baumier et le peuplier, de même que certaines espèces courantes
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comme le bouleau, le mélèze, .L'eucalyptus, le cotonnier, le jacquier, le sapin ciguë, le sapin,le cèdre rouge, etc* En fait,
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on peut utiliser pratiquoiuent toutes les essences de bois .pour la production de la pulpe.
Au cours de ce ps,"t3ctt, une fraction sensible (20 à 7CI et habituellement environ 5') du bois est transformée en produits hydrosolubles qui, au terme de la cuis- son, sont séparés do la pulpe à l'état do solution aqueuse. Cotte
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solution, suite aux laVa;es..est très diluas et contient environ 5 à 20 de solides.
Pour être utilisée dans les compositions de l)1nvention elle est avantageusement concentrée par tout pro- cédé classique jusqu'à une concentration en solides d'environ 30 à 70, mais de préférence habituellement de 45 à 55% en poids.
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Cette solution concentrée contient des lignosuironates, des poly.
saccharides non Cellulosiques, des sucres, des matières pectiques, des composs aromatiques sulfons des pxo.ncu, des aminoacides, des résines, des tanins, et d'autres composés organiques simples et complexes,de même que des composés Minéraux
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existant dans le bois ou provenant de la réaction du bîsulf'ite, Les solutions de lignosulfonates peuvent être utilisées à l'état non neutralisé, c'est-à-dire à un pH d'environ .,1 ou bien à l'état
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l1eutra:lis6 jusqu;à #àjW6?1#ViÀon'7 aU moyen d'Un hydroxyde alcali, -"f. -5-:-: <':'iJ" . 1 w ' riââ .L.'t,âyl,iAO, V.i 4$ ;-i74fi171ili -ne potassium, de calcium ou d) all1- .. :';;v:f;F j±/ xnon1um::
Demanderesse 3z, constata aucune d1tré;t'r.ce 1il".;cl.'his1vlt entrées lignosulfonates non neutralisés et eux neut,'oal:1sG: au moyen âÍun hydroxyde à Traction as w.,as Le rapport'itrne-11cnolfonat de la compo$1t1on - adhÓs1e suivant l'invention est assez critique. Il dépend dans une certaine meS\1re àe la nature du bitune, de l'or1±1ne de la
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.o ludion de .z"ltai"ad3tt: de la concentration ;8a ; t31'"d3El or.9,a ;...gi:<% Ct delà. présence éventuelle d'additifs. Il serait anti- "<.;>i;o>;±,que et '.itiOti¯.91,E1 rt3SÔt82 'en détail l'effet complet de :>:wi? leaçteurse maïs il est possible d-'établir certaines pro- 'rrMeM généraics pr4férées à -partir des formes de réalisation .:"'rt.ives décrtes ci-dessus de certaines autres compositions ',,1.<> mais moins $&&9es. ln.i .
DetSâUderesse & pu établi? que pour 'vous les '; mélanges de ±,lu,tlons de déjà indiqua té (1j env1,09 20' à, ?0 da bituiae sUe la basé dU Poids sees .....;ne deultim qu>i e une eottaine utilibé poue coller les à surface ptiaOj, h,Ti4 exemple des panneau% de Ai58rb1y' ' de? 1'5 iiàsàÀ,0ÀileB que celles de laeier d,.'Vfàl'a,$9s cç4 rappoilbe il eMiëSt de noter qù'une quattité de plus ,;< 70,. de bitùmé àon4ut & un Collafe qu)une 'ju àntit4 intdeleure à- 0,,b conduit dans tous les cas à un adhésif n'ayant pas de eèsietaiîiue beneible à 1Féàu.
Lorsqu$on utilisa une liqueur de lignosulfonate provenant d'un bois dur, circonstance dont il faut tenir compte
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chaque fuis quele ignosulfonate contient au moins-70% de com- posé provenant d'un bois dure on obtient des émulsions eau-danshuile convenant comme adhésifs pour des surfaces poreuses au moyen d'environ 20 à 70% en poids de bitume, comme déjà indiqué, et d'environ 30 à 80% en poids de liqueur de lignosulfonate,sur
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base sèche.
Toubeflisj pour la mcilleure adhérence à des surfaces se prêtant mal au collagecorumc celles de panneaux de fibre de verre, il faut utiliser environ ?; à 65,1. d'asphalte ayant un point de ramollissement dld'lVirvn 48e9 à 121elOC ainsi qu'environ 35 à 65111 de liqueur de licnosuifouate de bois dur, la résistance à l'eau étant alors convenable, L-'intervall?- de concentrations des ligno51Jli':;r.a.i;.cs permet d'obtenir de nombreuses compositions utl1os)mniB au prix d'une détérioration graduel-
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le de certaines propriétés.
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Au moyen des liqueurs de lignosultonate provenant
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principalement de bois tendre, le rapport admissible est plus
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étroit pour des propriétés du même ordre.
Cela peut être dû à la différence de quantités et de nature des agents tonsio-aetîta
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naturels existant dans les liqueurs des deux origines. Au moyen
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des liqueurs de ligiiosulfonate de bois tendre disponibles dans
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le commerce, les émulsions utiles peuvent comprendre environ
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30 à 46 de liqueur do lignoxuifonato et environ 54 à 70% de bitume sur batt sèche, ici également, .Le:
! éniulsions 'p1'éréréé8 sont faites OU Noyen à?in asphalte ayant un point de fusion d"envil'on 413,9 & UZ1loC,Pl'U en quantité d'environ 54 à 65% sur base BêUbe>aVeo utt aceroisseMent correspondant d'environ 5% dU minimum 40 loueur de ligbouu,l.1'onate de bois tendre utilisa, On peut f!10cÚ,tÚ* 9aiiàùiùont la viscosité des Pulsions la1tuL1e' rluXô ,¯ aqueux in modifiant la quantité de solvant 4an8 le bîÎ. obtenir es adhésifs qui sont liquides à ";11 ,8))0 j.b - b-114 donè pour appliquer des panneaux " isolants sur di1 ¯ bien des pâtes épaisses à la te!apèraturo amblantequl nV1Qnnen comme mastic à carreler, La .teneur en solides des n1Ulg1ong peut donc varier d'environ 50 80j; en poids.
Toutefois, dans le cas des adh&ifs pour toitures, une teneur en solides d'environ 50 à 60% est préférée, les con centrations des solutions de bitume et de lignosulfonate de départ
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étant alors d'environ 45 à 65% en poids.
Des additifs spéciaux peuvent être incorporés aux compositions de l'invention sans sortir du cadre de celle-ci. Sous ce rapport, il convient de noter qu'on peut utiliser divers agents mouillants et émulsionnants régulateurs de viscosité, fongicides, ignifuges, etc., qui favorisent la stabilité ou d'autres propriétés de l'adhésif. Il convient de noter qu'une fraction du lignosulfonate, dont l'utilisation est recommandée pour la préparation des adhésifs de l'invention, peut être remplacée par d'autres substances hydrosolubles ou hydrophiles qui, comme les ligno- sulfonates, durcissent par séchage.
Il est évident qu'en rai-' son de la nature complexe du mélange qui constitue une liqueur de lignosulfonate , des substances telles que des amidons, des dextrines, du sucre, de la colle de poisson, des argiles gonflant dans l'eau, etc., qui ont une grande similitude et-unegrande affinité avec l'un ou l'autre des constituants des mélanges peuvent être incorporées aux émulsions de l'invnetion sans sortir du cadre de celle-ci. Le produit suivant l'invention est une émulsion adhésive convenant pour coller de nombreux matériaux poreux et lisses avec une solidité suffisante.
La préparation facile, la commodité de manipulation, l'adhésivité initialo satisfaisante, le pouvoir adhésif excellent et sa résistance à la propagation de la flamme, outre son prix peu élevé,permet même d'envisager de nombreuses, applications pour l'émulsion.