Brevet FR2002878A1 — publié le 19691031

04^ 1 5 -1 2002878 Ii*invention concerne un procédé visant à faire adhérer du caoutchouc à des cordes d'acier' et plus particulièrement, un procédé visant à améliorer l'adhérence entre les cordes d'acier et le caoutchouc par modification de la composition 5 du laiton appliqué en revêtement sur la surface des cordes d'acier. Antérieurement, on appliquait généralement comme revêtement, sur la surface de cordes d'acier destinées à renforcer des produits de caoutchouc, particulièrement des pneumatiques, un laiton dans lequel le rapport de poids Ou/Zn était 10 de 70/50. Les cordes d'acier revêtues de ce laiton permettent d'accroître l'adhérence au caoutchouc en atmosphère sèche et les propriétés mécaniques, particulièrement la ductilité du laiton qui revêt les cordes d'acier, sont améliorées® Ainsi, le laiton de cette composition peut avantageusement être appliqué sur 15 la surface des cordes d'acier destinées aux bandages pneumatiques. toutefois, la corde d'acier revêtue d'un laiton qui présente tin rapport de poids Cu/Zn de 70/30 est sensible à la teneur en eau de l'atmosphère et par suite, son adhé-20 rence an caoutchouc diminue rapidement quand on laisse séjourner en atmosphère très humide des cordes d'acier revêtues de caoutchouc non vulcanisé, ce qui a pour effet d'altérer les propriétés du caoutchouc. Ainsi, il n'est pas avantageux d'utiliser un 25 laiton présentant un rapport de poids Cu/Zn de 70/30 pour revêtir les cordes d'acier destinées aux bandages pneumatiques dans une atmosphère très humide. On a étudié la composition du laiton en vue d'éviter les inconvénients ci-dessus et trouvé qu'un laiton com-50 prenant 40-50$ en poids de zinc présente une meilleure adhérence au caoutchouc dans des conditions de forte humidité et en particulier, qu'il peut empêcher la diminution de son adhérence au caoutchouc dans le cas où on laisse dans une atmosphère très humide des cordes d'acier revêtues de caoutchouc non vulcanisé, 55 et qu'un laiton présentant la composition ci-dessus est stable quelles que soient les variations du degré de vulcanisation et l'influence exercée sur le produit vulcanisé oar la teneur en T SAD ORIGINAL 04915 -2- 2002878 eau de 1 * atmosphère. La raison théorique pour laquelle les cordes d'acier revêtues de 1 oit on comprenant 40- 50$ en poids de zinc (donc présentant un rapport de poids Cu/Zn compris entre 60/40 5 et 50/50) sont stables quelle que soit la teneur en humidité de l'atmosphère n'est pas encore bien connue. Kais on considère, d'après la structure cristalline du laiton, qu'une solution solide p, c'est-à-dire un réseau dont les motifs cristallins sont constitués de mailles régulières centrées exerce une influence favorable 10 sur le produit de caoutchouc qui contient des cordes d'acier revêtues de ce laiton. le laiton comprenant 40-50$ en poids de zinc eerfc une solution solide f ou un cristal mixte de la solution |3 et d'une solution solide oc présentant un réseau à mailles centrées. 15 Le laiton contenant moins de 40$ en poids de zinc est formé de la solution solide oc seulement et le laiton contenant plus de 50$ en poids de zinc contient une solution solide V constituée par une combinaison de 26 systèmes de réseau à mailles régulières centrées. La phase V est en elle-même fragile et son adhérence au 20 caoutchouc est considérablement diminuée de sorte qu'elle ne convient pas à l'utilisation dans les bandages, pneumatiques» Il est donc important que la quantité de zinc contenue dans le laiton soit de 40-50$ et de préférence de 45?'° en poids, pour améliorer l'adhérence des cordes d'acier au caoutchouc, 25 et il faut veiller particulièrement à ce que la proportion de zinc ne dépasse pas 50$» Comme expliqué plus haut, l'utilisation de cordes d'acier revêtues d'un laiton qui présente un rapport de poids Cu/Zn compris entre 60/40 et 50/50 a pour effet de faire 30 obstacle à l'influence de ni'humidité sur les cordes d'acier recouvertes de caoutchouc non vulcanisé et fournit en outre un avantage important, à savoir que les cordes sont plus faibles à travailler que leur adhérence, au caoutchouc est meilleure, et que l'on peut améliorer les propriétés du bandage.pneumatique formé de ces cor-35 des d'acier revêtues du caoutchouc. Comme on l'a dit plus haut, le laiton qui présente un rapport de poids Cu/Zn compris entre 60/40 et 50/50 est S3AD original 04915 -3- 2002878 principalement utile pour revêtir les cordes d'acier destinées aux bandages pneumatiques» Il est entendu que l'on peut aussi appliquer ce laiton sur la surface de tous autres produits en caoutchouc tels que des courroies, des tuyaux etc» On décrira maintenant l'invention d'après des exemples» Dans ces exemples, on effectue un essai de décollement eû un essai de traction de la façon suivante : A - L'essai de décollement (1) Dimension des éprouvettes : Ofi utilise une feuille de caoutchouc de 22 cm de longueur, 5 cm de largeur et 4 mm d'épaisseur. On enrobe 20 cordes d'acier dans la feuille de caoutchouc, dans sa direction longitudinale, l'espacement entre cordes étant de 2,5 mm» (2) Mesure : On enlève au moyen d'une meule le caoutchouc qui recouvre la surface des cordes d'acier, puis on saisit au moyen d'un appareil à essais de traction trois cordes à disposition alternée et on les détache du reste des cordes à une vitesse de traction de 50 m/m. On mesure la moyenne de la- résistance à vaincre pour décoller les trois cordes sur une distance de 12 cm et on divise la moyenne ainsi mesurée par le nombre de cordes décollées (trois dans le cas présent). Le quotient ainsi obtenu est appelé force d'adhérence, en Kg/corde» B - Essai de traction (1) Dimensions des éprouvettes : On utilise une plaque de caoutchouc qui a 20 cm de longueur, 5cih de largeur et 13 mm d'épaisseur. On enrobe 15 cordes d'acier dans la plaque de caoutchouc, dans sa direction longitudinale, l'espacement entre cordes étant de 13 mm. (2) Mesure ; On arrache chaque corde de la plaque de caoutchouc au moyen d'un appareil à essais de traction, à une vitesse de traction de 200 mm/mn. La charge appliquée à chaque corde d'acier au moment où. elle est retirée de la plaque de caoutchouc est appelée force d'adhérence en Kg/corde» EXEMPLE 1 - On prend des cordes d'acier revêtues d'un 69 04915 laiton dont les rapports de poids Ou/Zn sont respectivement de 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60, et 30/70. Par l'essai de décollement, on mesure les forces d'adhérence de ces cordes au caoutchouc et comment cette 5 force d'adhérence diminue quand on laisse pendant 7 jours dans une atmosphère à 55$ d'humidité relative et à 25° C des cordes revêtues de caoutchouc vulcanisé; les résultats sont indiqués au tableau suivant : Résultats de l'essai de décollement, 10 Kg/corde 15 20 25 30 35 îRapport de 'poids Cu/Zn du 'laiton appli- Quantité mesurée de Ou, 1» Nombre de jours de séjour des cordes recouvertes de caoutchouc non vulcanisé * qué comme re-*vêtement 0 jour 7 jours J 80/20 78 1,4 1,0 : 70/30 70 2,0 1,1 J 60/40 62 4.3 .M : 50/50 51 5,5 6,6 l 40/60 41' 0,8 0,7 : 30/70 32 0,6 Comme le montre le tableau ci-dessus, l'adhérence des cordes au caoutchouc est maximale quand le rapport de poids Cu/Zn dans le laiton est de 50/ 50 et elle est encore élevée quand le rapport Cu/Zn est de 60/40. La diminution de ces forces d'adhérence est très inférieure à celle de cordes d'acier revêtues d'un laiton qui a un rapport Cu/Zn différent. EXEMPLE 2 - On prend des cordes d'acier revêtues d'un laiton dont les rapports de poids Cu/Zn sont respectivement de 80/20, 70/30, 60/40 et 50/50. On recouvre ces cordes de caoutchoucs vulcanisés présentant différentes propriétés. On mesure par l'essai de décollement la force d'adhérence de ces cordes à des caoutchoucs de propriétés différentes et la façon dont cette force diminue quand on laisse séjourner 5 jours dans une atmosphère à &5^ d'humidité relative et à 25° C des cordes recouvertes de caoutchouc 69 04915 -5- 2002878 non vulcanisé; les résultats sont indiqués par le tableau sui- 'VSXl'o • Résultats de l'essai de décollement, kg/Corde xU ^Propriétés 'du caout-* cil ou c Rapport de poiae Cu/jii dans le : laiton de revêtement Quantité mesurée de Cu f* ïïemps de séjour : des cordes d'acier recouvertes de ca» outchouc non vul-: canisé ï 0 Jour 5 Jour* 80/20 82 1r6 M : : A 70/30 72 5,7 1,1 : 6'j/40 57 6,6 - 6,0 l 50/ 50 51 5,7 7,5 : 80/20 82 1,7 2,0 ; : B 70/30 72 6,3 4,5 : 60/40 57 10 M : 50/50 51 6»8. 1* 4 : 15 20 25 30 35 Comme le montre le tableau ci-dessus, les cordes d'acier revêtues des laitons dont les rapports de poids Cu/Zn sont de 60/40 et de 50/50 présentent une excellente force d'adhérence quelles que soient les propriétés du caoutchouc. EXMKLJii 3 - On prend des cordes d'acier revêtues d'un laiton dont les rapports de poids Cu/Zn sont respectivement de 70/30 60/40 et 50/50. On recouvre ces cordes de caoutchouc non vulcanisé. Puis on mesure par l'essai de décollement la force d'adhérence de ces cordes revêtues de caoutchouc vulcanisé, et la façon dont cette force diminue lorsqu'on laisse séjourner pendant 6 jours dans des atmosphères à 30>^, 50^, 80>û et 100j« d'humidité relative et à 25° C des cordes recouvertes de caoutchouc non vulcanisé; les résultats sont indiqués au tableau suivant. Résultats de l'essai de décollement kg/corde 6ÂD ORIGINAL 69 04915 -6- 2002.878 10 15 20 25 30 35 •^apport de poids Ou/2n du laiton de revêtement 70/30 60/40 50/50 Quantité mesurée de cu, % 68,9 63,0 52,0 Temps de séjour des cordes reeou vertes de caoutchouc non vulcanisé 0 jour 6 jO 6,5 5,8 .tours humidité 30$ 3,5 4,3 6,5 relative Ï 50fo : 80^o • îOOfe 3,4 *2,8 ; 1,0 4.0 [S,0 i 1,5 6.1 -5,8 ; 2,7 Comme le montre le tableau ci-dessus, les forces d'adhérence des cordes revêtues de laiton présentant des rapports de poids Cu/Zn de 60/40 et 50/50 sont excellentes, quelles que soient les variations de l'humidité relative de l'atmosphère» EZM'iPLB 4 - On prend des cordes d'acier revêtues de laiton dont les rapports de poids Cu/Zn sont respectivement de 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60 et 30/70. On mesure les forces d'adhérence de ces cordes par le test de traction mentionné plus haut et les résultats sont indiqués au Tableau suivant. Dans le tableau, la force d'adhérence est la moyenne de cinq éprouvettes, en Kg/corde» La valeur numérique entre parenthèses indique ûn nombre de cordes d'acier brisées lorsqu'on les retire de la plaque de caoutchouc» Résultats de l'essai de traction, kg/ eorde ; ■ Plaque de caoutchouc* H-apport Cu/Zn 1 2 80/20 ; 70/30 ; 60/40 ; 50/50 : 40/60- 30/70 • -m- • • • •78,8 *95,8(1}j 99,0(5)^98,8(4)Î 54,0:47,6s |8Q,8 *89,8(ï)* 98,8(1)|98,2(2)* 51,4*46,6; Comme le montre le tableau, les cordes d'acier revêtues de laiton présentant des rapports de poids Cu/Zn de 70/30, 60/40, et 50/50 ont une force d'adhérence plus grande que la résistance mécanique des cordes d'acier de sorte qu'il est impossible de mesurer cette adhérence. BAP original 04915 -7- 2002878 Bn particulier, le grand nombre de cordes brisées lorsqu'on les retire de la plaque de caoutchouc montrent que les cordes revêtues de liaison dont le rapport de poids Cu/Zn est de 60/40 et de 50/50 présentent nettement la plus grande force d'adhérence» EXEMPLE 5 - On enrobe dans du caoutchouc des cordes d'acier revêtues de laiton dont les rapports de poids Ou/Zn sont de 70/30, 60/40 et 50/50 pais on vulcanise le caoutchouc pour obtenir des échantillons destinés à l'essai de décollement. Dans les éprouvettes ainsi obtenues, on pratique des incisions pénétrant dans la corde d'acier et on plonge dans l'eau pendant vn temps donné la portion de 1 * échantillon qui présente des incisions* On mesure par l'essai de décollement la force d'adhérence de ces éprouvettes et les résultats sont indiqués au tableau suivant. Résultats de l'essai de décollement, Kg/corde !Rapport de ^poids Ou/Zn [du laiton de 'm revêtement Quantité mesurée de ' Temps d'immersion des éprouvettes dans l'eau Ou, $ 0 jour 1 mois 2 mois 4 moisj • ; 70/30 68,9 4,9 2,9 1,5 0,9 : ; 60/40 63,0 5,7 3,7 t,2 0,9 : ; 50/50 52,0 4,7 4,0 2,4 1»3 ; EY-RMPLB. 6 - On enrobe dans du caoutchouc des cordes d'acier revêtues de laiton présentant des rapports de poids Cu/Zn de 70/30, 60/40 et 50/50. Puis on vulcanise le caoutchouc à des degrés de vulcanisation de 100$, 150$, 200$ et 300fa et ensuite on mesure par l'essai de décollement *1 'adhérence des cordes recouvertes de caoutchouc; les résultats sont indiqués au tableau suivant. Résultats de l'essai de décollement, kg/corde 69 04915 -8- 2002878 ^Rapport de |poids Cu/Zn ^du laiton de ^revêtement Quantité mesurée de Cu, $ • Degré de vulcanisation ! 100$ 150$ 200$ : 300$ : • • • • | 70/30 68,9 5,8 5,5 ' m : 3,5- ; : 60/40 63,0 7,3 7,2 5,7 : 3,5 Ï ; 50/50 52,0 4,7 r , 6,3 6,3 ! 5,3 ; • • Comme le montre le tableau ci-dessus, l'adhérence des cordes revêtues d'un laiton présentant un rapport de poids Ou/Zn de 60/40 est excellente lorsque le caoutchouc est vulcanisé à 100$ et à 150$ et diminue considérablement quand il est vulcanisé à 300$. La force d'adhérence des cordes revêtues d'un laiton présentant un rapport de poids Ou/Zn de 50/50 est pratiquement stable quel que soit le degi'é de vulcanisation. Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et que l'homme de'l'art pourra concevoir de nombreuses variantes sans sortir du cadre de l'invention. 69 04915 -9- 2002878 Ssï Ss J I C i'îIO i 3 tft) - Un procédé d'amélioration de l'adhérence de cordes d'acier avec du caoutchouc, caractérisé par le fait 5 que l'on revêt lesdites cordes d'un laiton dont le rapport de poids Ou/Zn est compris entre 60/40 et 50/50 et que l'on met ces cordes en contact avec 1h ca "'itchouo» 2°) - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport de poids Cu/Zn est de 10 55/45. BAD ORIGINAL