Composition de latex transformable en mousse en une seule partie.
Les compositions de latex élastomères naturelles
et synthétiques ainsi que leurs mélanges ont été utilisés dans la fabrication de produits en mousse, par exemple, les supports en
mousse pour tapis tuftés. Spécifiquement, la préparation d'une
mousse de latex nécessite une composition de latex à plusieurs
composants, l'utilisateur du latex devant mélanger les parties constitutives de sa composition immédiatement avant l'utilisation.
La composition de latex ainsi mélangée est ensuite transformée en
mousse en la battant mécaniquement à l'air, par exemple, avec un appareil de formation de mousse d'Oakes, puis en déposant la mousse de latex sur une surface, par exemple, un support d'un tapis, une courroie ou un moule, tout en procédant ensuite à un chauffage pour assurer le marquage désiré du gel et le durcissement de la mousse. Certains inconvénients de cette fabrication classique d'une mousse de latex résident dans le fait qu'il est nécessaire d'expédier,
à l'utilisateur, un mélange en plusieurs parties, l'utilisateur devant ensuite mélanger ces parties constitutives immédiatement avant l'emploi, tandis que l'on doit également utiliser un dispositif de formation de mousse comportant des pompes de dosage.
Lorsqu'on divise un latex transformable en mousse en ses parties constitutives que l'on expédie à un utilisateur,
on peut avoir deux, trois ou quatre compositions constitutives différentes �u même davantage. Un fabricant peut fournir, à l'utilisateur d'un latex, un emballage de mousse comportant quatre composants séparés. Un premier composant peut être constitué d'un latex élastomère vulcanisable, gélifiable, naturel ou synthétique, par exemple, un caoutchouc naturel ou un caoutchouc de styrène/ butadiène avec un agent moussant, par exemple, un agent tensioactif ou très souvent, un savon de potassium. Un deuxième composant peut être constitué de différents agents de vulcanisation ou de durcissement (et d'ingrédients de réticulation lorsque ces derniers sont nécessaires) conjointement avec un accélérateur ou des combinaisons d'accélérateurs connus dans un système de durcissement.
Certains accélérateurs comprennent des xanthates de métaux-alkyles, des sels d'acides dithiocarbamiques N-substitués, des thiazoles, des thiurames et d'autres composés. Comme accélérateurs, on utilise habituellement les sels de zinc des dithio-
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oxydants et des stabilisants et, au besoin, on utilise un agent de réticulation, par exemple, une résine de mélamine ou d'urée-formaldéhyde ou un composé d'isocyanate dans les latex carboxylés, ou encore des peroxydes. Lorsqu'elles sont incorporées dans le premier composant, les matières du deuxième composant donnent lieu à un durcissement préalable ou à une gélification prématurée des composants mélangés de sorte que, lors de la préparation de la mousse, cette dernière devient friable lorsqu'elle est déposée
ou alors elle ne peut subir un marquage. En outre, le mélange
du premier et du deuxième composant ne' peut être conservé pendant une longue période sans qu'il se produise une gélification et/ou un durcissement préalable inopportuns. Par l'expression "gélification", on entend le changement d'un système de latex de l'état liquide à l'état solide, tandis que l'expression "durcissement préalable" désigne le changement prématuré survenant dans la structure élastomère. et chimique, ainsi que dans les propriétés du polymère. La gélification et le durcissement préalable peuvent altérer la durée de conservation et l'utilisation finale d'une composition de latex.
Le troisième composant est spécifiquement un agent de gélification ou de coagulation abaissant le pH de la composition de latex et déstabilisant le latex pour produire, après la formation de la mousse, une coagulation par une réaction chimique.
Les agents de gélification utilisés comprennent un fluorure tel que le silicofluorure de sodium ou un sel hydrolysable tel qu'un sel d'ammonium, par exemple, l'acétate d'ammonium. Un quatrième composant facultatif peut être constitué de charges et de pigments
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qui est finalement mélangée par l'utilisateur, ou sous une forme sèche qui est dispersée et mélangée également par l'utilisateur. Ces systèmes à plusieurs composants présentent de nombreux inconvénients en ce qui concerne leur préparation, leur transport et leur utilisation finale. C'est pourquoi, il est souhaitable de disposer d'une composition de latex et d'un procédé permettant d'éviter ces inconvénients et il est particulièrement opportun
de fournir une composition de latex transformable en mousse pouvant être transportée et conservée pendant de longues périodes sans subir un durcissement préalable ou une gélification.
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on décrit une composition de latex en deux parties en vue d'une transformation en mousse, le latex étant spécialement combiné à une haute teneur en solides pour être exempt d'agents pouvant provoquer la gélification de la mousse humide. Ces compositions de mousse à haute teneur en solides et ne formant pas de gel présentent un inconvénient du fait que leur utilisation nécessite généralement un four à une seule passe, car elles dépendent uniquement de l'élimination de l'eau pour gélifier le latex à haute teneur en solides.
Dans une demande de Brevet connexe de la Demanderesse, on prévoit un latex transformable en mousse en une partie en utilisant un agent de sensibilisation thermique tel qu'un siloxane en combinaison avec un accélérateur freiné par l'ammoniac. Ces compositions de latex transformables en mousse présentent de nombreux avantages vis-à-vis des mélanges à plusieurs composants de la technique antérieure du fait qu'elles peuvent être conservées pendant de longues périodes sans subir un durcissement préalable gênant et tout en évitant les difficultés et les erreurs pouvant surgir lorsqu'un utilisateur mélange les composants avant la transformation en mousse.
La présente invention concerne une composition de latex exceptionnelle dans laquelle on peut utiliser directement des agents durcissants et des accélérateurs ensemble dans un mélange à un composant avec le latex polymère gélifiable, cette composition pouvant être conservée pendant de longues périodes sans subir les effets néfastes d'un durcissement préalable ou d'une gélification. La présente invention concerne également le procédé de préparation de cette composition de latex, son utilisation et les produits préparés à partir de cette composition.
En particulier, la composition de latex de la présente invention peut être utilisée comme composition de latex transformable en mousse et gélifiable en une seule partie que l'on peut expédier à l'utilisateur qui peut la conserver avant l'utilisation sans que la qualité du latex ou du produit en mousse formé à partir de ce dernier soit sensiblement altérée. Plus particulièrement, grâce à la présente invention/ contrairement à la technique antérieure, il n'est plus nécessaire de maintenir le système durcissant à l'écart du latex polymère jusqu'à un moment précédant immédiatement l'utilisation.
La présente invention est avantageuse pour la préparation d'une composition de latex transformable en mousse, mais elle peut également être appliquée directement dans la fabrication d'élastomères naturels et synthétiques durcis par des opérations d'immersion, d'extrusion et de moulage, par exemple, des opérations de moulage en pâte.
La Demanderesse a trouvé que l'on pouvait préparer une composition de latex exceptionnelle, apte à la conservation
et contenant un élastomère naturel ou synthétique durcit jable et gélifiable conjointement avec des accélérateurs et des ingrédients de durcissement, en utilisant, dans le latex, un accélérateur freiné à l'ammoniac en combinaison avec une haute teneur en solides d'au moins environ 55% en poids. La Demanderesse a trouvé une composition de latex à un seul composant comprenant, en mélange, un polymère durcissable élastomère naturel ou synthétique sous forme d'un latex, un système durcissant pour cet élastomère, de l'ammoniac et un accélérateur qui, en présence d'ammoniac, n'accélère pas le durcissement du latex. La composition de latex doit avoir, une haute teneur en solides comprise entre environ 55 et 85% en poids.
Après conservation, cette composition de latex peut être utilisée ou transformée en mousse de la manière habituelle en formant des mousses durcissables et gélifiables.
La Demanderesse a trouvé que l'on pouvait préparer une composition de latex transformable en mousse en une seule partie en remplaçant l'agent de sensibilisation thermique utilisé dans la demande de Brevet connexe de la Demanderesse par une haute teneur totale en solides dans la composition de latex. La composition de latex transformable en mousse suivant l'invention peut être conservée comme précédemment pendant de longues périodes sans subir un durcissement préalable et elle peut être transformée en mousse par l'utilisateur sans devoir ajouter ou mélanger d'autres composants*
Un net avantage de la composition de la présente invention réside dans le fait qu'elle permet, à l'utilisateur, de préparer un échantillon de mousse d'essai avant un cycle de fabrication tout en évitant, comme précédemment, les déchets de matières subsistant à la fin d'un cycle de fabrication. La Demanderesse a trouvé que l'on pouvait éventuellement omettre l'agent de sensibilisation thermique pour autant que la teneur totale en solides du
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viron 65 à 80% en poids. La Demanderesse a trouvé que, suivant
que la teneur en solides diminue,. les propriétés souhaitables de
la mousse formée sont altérées ; par exemple, on observe un accroissement des craquelures superficielles altérant l'aspect et l'on voit également apparaître une structure cellulaire irrégulière
et non uniforme. Les mousses préparées à partir de la composition de latex en une seule partie suivant l'invention., ayant une teneur en solides comprise entre 70 et 80% ne présentent aucune craquelure superficielle , tandis qu'elles ont un excellent aspect superficiel lisse, de même qu'une structure cellulaire lisse et uniforme.
On peut préparer une composition de latex en une seule partie suivant l'invention avec un agent de sensibilisation thermique à base d'un siloxane et avec une haute teneur en solides*
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ple , des composés acides tels que le silicofluorure de sodium, l'acétate d'ammonium et l'acide oléique entraînant la destruction des agents moussants de la composition ou produisant des changements du pH. Ces agents gélifiants peuvent éventuellement être ajoutés à la composition immédiatement avant la transformation en mousse.
Une composition de latex à un seul composant et à une haute teneur en solides suivant l'invention comprend :
(a) un polymère naturel ou synthétique, durcissable ou réticulable, par exemple, un latex élastomère, plus particulièrement les copolymères insaturés tels que les élastomères diéniques conjugués, par exemple, le caoutchouc naturel, ou les copolymères de styrène/diène, par exemple, les copolymères de styrène/butadiène, de même que les polymères et élastomères de styrène/butadiène carboxylés et les élastomères et polymères durcissables insaturés analogues subissant un durcissement ou une réticulation ;
(b) un système durcissant, par exemple, des agents durcissants tels que le soufre, de même que des activateurs tels que l'oxyde de zinc et, lorsqu'ils sont nécessaires, des agents de réticulation et, des matières analogues dans les quantités habituelles
(c) une base volatile telle que l'ammoniac qui est naturellement présent (par exemple, dans un latex naturel) ou que l'on ajoute, et
(d) un accélérateur qui est empêché d'accélérer le système durcissant en présence d'ammoniac, par exemple, le dithiocarbamate de zinc-dibenzyle qui est l'accélérateur particulièrement préféré. Au moment de l'emploi, un utilisateur peut ajouter une charge ou une dispersion de matière colorante selon les nécessités.
La Demanderesse a trouvé que l'on n'obtenait pas les avantages de la présente invention avec des compositions de latex contenant, comme accélérateurs dans le système durcissant, les dithiocarbamates de zinc-dialkyle habituels tels que les dithiocarbamates de zinc-diméthyle, de zinc-diéthyle et de zincdibutyle. Lorsqu'on les utilise dans un latex contenant un agent de sensibilisation thermique à base d'un oxyalkylène-siloxane, ces accélérateurs donnent des compositions de latex manifestant une tendance à la gélification et au durcissement préalable et ne pouvant être conservées pendant de longues périodes. La composition de la présente invention peut être gélifiée lors du chauffage et du durcissement avec élimination de l'ammoniac.
La combinaison d'une haute teneur en solides et d'un ultra-accélérateur freiné à l'ammoniac tel que le dithiocarbamate de zinc-dibenzyle est utilis en présence d'une base ammoniacale naturellement présente dans un latex de caoutchouc naturel ou pouvant être ajoutée au caoutchouc naturel ou à d'autres élastomères. On peut durcir les composition de latex de la présente invention en éliminant l'ammoniac, par
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Plus spécifiquement, au cours de leur fabrication, les compositior de latex de la présente invention sont durcies par chauffage, par exemple, au-delà d'environ 148,9[deg.]C afin d'éliminer l'ammoniac, si bien que l'accélérateur peut agir et que le mécanisme de durcissement peut se dérouler.
Suivant la présente invention, on peut utiliser les
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décrits, par exemple, dans les Brevets des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] <3>.255.140, <3>.484.394, 3.491.033 et 3.551.359, ainsi que d'autre polymères naturels et synthétiques durcis au soufre, par exemple, les élastomères vulcanisables à base de diènes et de diènes conjugués, de même que les matières et les mélanges contenant des group réactifs ramifiés, par exemple, des groupes d'acides sulfoniques ou carboxyliques tels que ceux présents dans les latex synthétique durcissables insaturés et carboxylés, par exemple, les caoutchoucs diéniques carboxylés tels que les copolymères de styrène/butadiène On peut éventuellement utiliser d'autres compositions de latex.
polymères en quantités allant jusqu'à environ 25% en poids, par exemple, en quantités de 5 à 20% afin de conférer d'autres propriétés, par exemple, afin d'introduire des radicaux halogénures en vue de conférer une propriété retardatrice de combustion, etc. Parmi ces autres composants de mélange , il y a les latex de chlorure de polyvinyle, les élastomères et les résines d'uréthanes, les résines acryliques et les copolymères vinyl-acryliques.
N'importe quel accélérateur ou n'importe quelle combinaison d'accélérateurs dont l'activité accélératrice est inhibée par la présence d'ammoniac, peut être utilisé en combinaison avec la haute teneur en solides pour obtenir les compositions de latex à un seul composant suivant la présente invention. On a trouvé qu'il était préférable d'utiliser le dithiocarbamate de zinc-dibenzyle comme ultra-accélérateur inhbé par l'ammoniac. Le sel dithiocarbamate d'un métal lourd-dibenzyle polyvalent peut être utilisé avec d'autres accélérateurs, par exemple, dans des combinaisons synergiques dans lesquelles les autres' accélérateurs n'agissent pas en provoquant un durcissement préalable dans le latex.
On ne peut utiliser les sels acides correspondants de dithiocarbamates de zinc-alkyle N-substitués, car ces sels ne sont pas inhibés en présence d'ammoniac, mais ont tendance à agir comme accélérateurs
à la température ambiante. Les accélérateurs inhibés par l'ammo-
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5 parties, par exemple, entre 1 et 3 parties par 100 parties de l'élastomère. On utilise une quantité suffisante d'ammoniac pour empêcher et freiner l'accélération, des quantités spécifiques étant comprises entre environ 0,2 et 3, par exemple, entre 0,3 et 2 parties par 100 parties (poids sec théorique) de l'élastomère.
Outre les ingrédients spécifiés pour la composition
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de latex à un seul composant de la présente invention, on admet que l'on peut utiliser d'autres additifs et ingrédients classiques soit séparément, soit en combinaison ; par exemple, dans les compositions de latex, on peut incorporer, ainsi qu'on le désire, des charges,
des pigments, des stabilisants, des antioxydants, d'autres agents
de durcissement, des retardateurs de combustion, des colorants,
des huiles, des plastifiants, des agents tensio-actifs, des agents moussants, des accélérateurs à haute température (par exemple, audelà de 93,3[deg.]C)et des matières analogues.
Les compositions de latex de la présente invention sont particulièrement adaptées pour être transformées en mousse, gélifiées, séchées (éventuellement avec marquage) et durcies, de même que pour fournir une mousse de latex pouvant être utilisée
par exemple, comme support de tapis, comme tissus de draperie en mousse, pour les articles d'habillement ou d'autres utilisations.
Dès sa réception ou après conservation, la composition de latex ; peut être transformée en mousse en y incorporant mécaniquement de l'air ou un autre gaz. On chauffe la couche de mousse à une température suffisante pour provoquer la gélification, la mousse gélifiée:
est éventuellement marquée au moyen de cylindres prévus à cet effet, après quoi on sèche et durcit la mousse par chauffage à une tempe- rature élevée, par exemple, à une température de 93,3 à 204,4[deg.]C. ,
<EMI ID=9.1> exemple, dans une opération d'immersion telle que celle effectuée pour fabriquer des articles à paroi mince et. plus particulièrement, du fait qu'elles sont constituées d'un seul composant, les compositions; de latex de l'invention peuvent être utilement employées dans des opérations de moulage telles que celles adoptées dans la fabrica- tion d'articles par moulage en pâte, notamment dans la fabrication de chaussures telles que les bottes et les caoutchoucs. Par exemple, on peut incorporer une petite quantité d'une composition de latex de l'invention dans un moule rotatif à pâte en la déposant sur la surface des parois de ce moule ou on peut l'introduire dans un moule chauffé pour en évacuer ensuite l'excès ou encore� on peut l'introduire directement dans la quantité désirée dans un moule.
Des caractéristiques peuvent être marquées ou gravées sur les parois du moule en question, ces caractéristiques étant alors imprimées dans le produit formé.
Les avantages de la composition de latex suivant l'invention vis-à-vis de la technique antérieure sont nombreux,
le latex pouvant notamment être transporté et conservé en vrac.
Il suffit de prévoir un mélangeur de Hobart ou tout simplement
un mélangeur de mousse, c'est-à-dire que, lors de la préparation de la mousse, il n'est pas nécessaire de doser séparément les ingrédients comme c'est le cas dans un dispositif de formation de mousse d'Oakes. En outre, au lieu d'un four à une seule passe,
on peut utiliser une technique de séchage ou un four à deux ou trois passes ou davantage pour gélifier, sécher et durcir la mousse de latex ; par exemple, on peut utiliser un four à trois étages
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de durcissement. On peut effectuer le chauffage en utilisant un four à air chaud, des chambres à vapeur d'eau ou des sources de chaleur rayonnante, par exemple, un chauffage à l'infrarouge ou n'importe quelle combinaison de ces systèmes de chauffage. D'autres avantages des compositions de latex de la présente invention résident dans le fait qu'elles peuvent être utilisées en vrac et en petites quantités en évitant les inconvénients que présente le mélange séparé des composants. Un autre avantage réside dans
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à un essai avant de l'expédier à l'utilisateur, permettant ainsi d'exercer un meilleur contrôle sur la fabrication de la formulation.
La présente invention est illustrée, mais nullement limitée par les compositions de latex et les exemples ci-après.
Exemple 1
On prépare une composition de latex transformable en mousse en une seule partie et comprenant un mélange de caoutchouc naturel et d'un latex de styrène/butadiène conformément à l'invention en adoptant la formulation suivante :
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On prépare la composition de latex transformable en mousse en une seule partie ci-dessus en ajoutant les produits 2-17 au produit 1 dans l'ordre avec agitation, puis en ajoutant
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tenir la viscosité désirée. Une viscosité souhaitable pour la formulation suivant l'invention se situe entre environ 2.000 et <EMI ID=14.1>
mesurée au moyen d'un viscosimètre de Brookfield RVF en utilisant une broche n[deg.] 5 à 4 tours/minute.
On obtient des produits en mousse durcis et acceptables lorsque la teneur totale en solides de la composition de latex varie entre 55 et 85%,
Exemple 2
On prépare la formulation décrite à l'exemple <1> de la même manière, avec cette exception que l'on remplace l'ultra-
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dithiocarbamate de zinc-dibutyle.
Exemple 3
On transforme les formulations des exemples 1 et 2
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laboratoire pour obtenir une densité d'environ 0,240-0,288 g/cm3
(base sèche), soit une mousse de densité moyenne. La mousse peut être amenée à une densité de 0,160 à 0,400 g/cm3. Ensuite, on étale la composition de latex transformée en mousse sur un substrat
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on durcit la mousse dans un four à une température d'environ
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caractéristiques physiques de la mousse de latex durcie et on effectue des essais en vue de déterminer la résistance et la structure de la mousse. Les mousses de latex ainsi obtenues sont chacune satisfaisantes.
Ensuite, on conserve les compositions de latex pendant une certaine période et on les transforme à nouveau chacune en mousse de la même manière que celle décrite ci-dessus� puis on les durcit et les examine. A l'examen, la formulation de l'exemple 2 donne une structure de mousse à faible résistance inacceptable pour une utilisation commerciale, ce qui indique qu'un durcissement préalable s'est produit au cours de la période
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sentative de la présente invention, ne manifeste aucune tendance au durcissement préalable lorsque la mousse est durcie et l'on n'observe aucun changement dans les caractéristiques de la mousse durcie comparativement aux caractéristiques examinées initialement.
Exemple 4
On fait varier la teneur totale en solides de la
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puis on durcit les mousses préparées à partir de cette formulation. Ensuite, on examine la mousse durcie quant à sa structure et à son aspect. On constate que les mousses préparées à partir des formulations ayant une teneur totale en solides inférieure à environ
55% sont inacceptables du fait qu'il se forme des craquelures super-ficielles et une structure cellulaire irrégulières tandis que les mousses ont à la fois un meilleur aspect et une meilleure structure cellulaire lorsque la teneur totale en solides s'élève, une mousse optimale étant celle préparée avec une teneur totale en solides comprise entre 70 et 80%.
On a décrit une composition de latex transformable en mousse en une seule partie suivant Il invention, en particulier? en utilisant un dithiocarbamate de zinc-dibenzyle comme exemple représentatif d'un ultra--accélérateur inhibé- par une base azotée volatile. Il est cependant entendu que, lors de la mise en oeuvre de la présente invention, on peut utiliser d'autres ultra-accélérateurs constitués d'autres sels de métaux lourds et d'autres constituants organiques. En outre, dans les exemples de la présente spécification, on a utilisé l'ammoniac comme base préférée en raison de son prix, de sa volatilité et de son rendement. Toutefois, il est entendu que l'on peut utiliser d'autres bases pouvant être évaporées ou éliminées pendant ou avant le cycle de durcissement de telle sorte que le durcissement puisse avoir lieu.
Parmi ces bases volatiles, il y a les bases azotées organiques, par exemple, les aminés aliphatiques, alicycliques et
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inférieures. On mentionnera, par exemple, l'éthylamine, l'hydroxyde d'ammonium quaternaire, la morpholine, la diéthylamine, 1 ' isobutylamine, etc.
Exemple 5
On peut préparer des formulations analogues transformables en mousse en une seule partie comme décrit à l'exemple 1 en utilisant uniquement un latex de caoutchouc naturel ou d'autres élastomères durcissables insaturés ou leurs mélanges, ces formulations se comportant pratiquement de la même manière que la formulation de *!'exemple 1. Les formulations dans lesquelles le dithiocarbamate de zinc-diéthyle est substitué au dithiocarbamate de zinc-
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préalable lors de la conservation au même titre que la formulation de l'exemple 2.
Lors de la mise en oeuvre à l'échelle industriel.le, une composition de latex transformable en mousse en une seule partie du type décrit à l'exemple 1 peut être conservée par l'utilisateur pendant de longues périodes, pour être ensuite transformée mécaniquement avec un mélangeur en une mousse de la densité désirée, par exemple, de 0,096 à 0,160 g/cm3 sans devoir aucunement mélanger préalablement d'autres composants,comme c'est le cas dans la technique antérieure. La mousse peut être déposée au dos d'un tapis tufté en une épaisseur désirée comprise, par exemple, entre
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structure cellulaire.
REVENDICATIONS
1. Composition de latex en une seule partie pouvant
être conservée pendant de longues périodes, caractérisée en ce
qu'elle comprend :
(a) un latex élastomère naturel ou synthétique pouvant être soumis à un durcissement ;
(b) un système durcissant comprenant un agent accélérateur dont la fonction accélératrice est inhibée par la présence d'une base ;
(c) une base azotée volatile en une quantité suffisante pour inhiber le durcissement du latex, et
(d) une teneur totale en solides comprise entre environ 55 et 85% en poids,
cette composition étant exempte d'agent gélifiant pouvant en provoquer la gélification lors de sa conservation