Brevet FR2085957A1 — publié le 19711231

i. 2085957 La présente invention se rapporte à une masse composite améliorée pour des assises de tapis et, plus particulièrement, à un bourrelet inférieur de tapis se composant d'une couche de caoutchouc éponge et d'une renforçante d'étoffe non tissée liée à 5 l'état filé, les deux couehes étant mises à adhérer ensemble le long de leurs surfaces contiguës. La présente invention se rapporte à l'assise de tapis du type généralement présenté dans les brevets américains n°2.740.739 et n° 5.455«772. Le brevet américain n° 2.740.739 décrivait une 10 assise qui se composait d'une couche de caoutchouc gonflé ou soufflé, à configuration, renforcée sur une face par un canevas léger d'étoffe tissée à mailles relativement ouvertes. Le canevas léger était placé sur la couche de caoutchouc éponge durant le gonflement ou le soufflage du caoutchouc, si bien que des parties du ca-15 outchouc éponge pénétreraient à travers le canevas léger et le verrouilleraient mécaniquement en place. Bien que le prix de revient d'une telle assise pour tapis soit très faible, cette assise présente les inconvénients d'un enlèvement de stratifications du canevas léger résultant d'une mauvaise liaison entre le caoutchouc 20 mousse et le canevas léger, d'une friction élevée en surface due à la pénétration du caoutchouc à- travers le canevas léger, d'une faible résistance, sauf dans les directions de chaîne et de charge d'empois du canevas léger et, par suite, d'une faible résistance à l'arrachement. 25 Le bourrelet inférieur en caoutchouc renforcé non tissé, tel que décrit dans le brevet américain n° 5.455.772, est formé d'une étoffe non tissée saturée de latex, ayant au moins une surface lisse et rendue dense, se composant de fibres en brins liées ensemble par un liant thermoplastique fusible et d'une couche d'é-350 lastoraère en éponge ou en mousse, à laquelle le côté de l'étoffe à surface lisse et rendue dense est chimiquement lié . On a indiqué que le liant thermoplastique fondu était compatible avec le caoutchouc et, de ce fait, la résistance de liaison entre l'étoffe et le caoutchouc était plus grande que l'aptitude à la cohérence 55 interne du caoutchouc. Le bourrelet inférieur du brevet américain n° 5.455.772 présente de nombreux inconvénients. L'étoffe de renforcement est formée de fibres en brins ; ainsi, le poids de l'étoffe doit être augmenté pour obtenir les propriétés souhaitées d'arrachement et de résistance à la traction et un grand nombre d' 40 extrémités de fibres en brins apparaîtront du côté exposé ou décou 71 12529 2. 2085957 vert de l'étoffe, ce qui entraîne une augmentation de l'entraînement ou de glissement par friction des tapis. Egalement, le liant thermoplastique fusible utilisé pour lier les filaments limite 1' application de l'étoffe au point de fusion du liant thermoplasti-5 que qui, pour de nombreux procédés de revêtement du caoutchouc, est inférieur à celui des températures de traitement du caoutchouc. La présente invention se rapporte à une structure composite formée d'une strate d'étoffe non tissée, liée à l'état filé, et d'une strate d'élastomère éponge soufflé ou gonflé, qui sont 10 liées ensemble le long de leurs surfaces contiguës par la strate d'étoffe encastrée dans la strate d'élastomère jusqu'à une profondeur non supérieure à l'épaisseur de l'étoffe. La strate d'étoffe non tissée est formée de filaments de nylon continus qui sont a-gencés dans le plan de l'étoffe sans ordre apparent. Les filaments 15 de nylon n'ont pas un revêtement de lubrifiant ou un autre type défini mais présentent vraiment des surfaces attaquées qui aident la liaison mécanique de l'étoffe à l'élastomère en mousse. Les filaments de nylon formant la strate d'étoffe sont liés ensemble de manière autogène aux emplacements d'un nombre substantiel de points 20 de croisement où les filaments se touchent pour fournir une stabilité dimensionnelle multi-directionnelle. L'expression "liés de manière autogène" signifie que les liaisons sont formées en l'ab- * sence d'un liant extérieur. Par exemple, deux fibres synthétiques peuvent être liées de manière autogène l'une à l'autre par l'appli-25 cation de chaleur du fait que les fibres sont fondues ensemble aux points de croisement. La liaison de manière autogène comprend également l'utilisation de solvants puisque, lors de l'enlèvement du solvant à partir des fibres, les polymères formant les fibres qui se touehent sont mélangés aux points de croisement des fibres. Ce-JO pendant, le procédé préféré pour lier de manière autogène des fibres de nylon consiste à utiliser un acide halogénhydrique gazeux et, plus spécifiquement, l'acide chlorhydrique gazeux. Les fibres absorbent l'acide chlorhydrique gazeux le long des aires de surface, ce qui entraîne la rupture de la liaison hydrogène inter-molé-35 culaire entre les groupes amides adjacents. Par désorption de HC1 gazeux à partir de la fibre de nylon, les liaisons hydrogène inter-moléculairesentre les groupes amides de différentes fibres se reforment, ce qui entraîne ainsi la liaison aux points de croisement •entre les filaments. Comme sous-produit de la liaison avec HC1 ga-40 zeux, HC1 gazeux attaque la surface des filaments de nylon pour 71 12529 3. 2085957 augmenter sensiblement l'aire de surface de ces filaments. L'augmentation de l'aire de surface aide grandement la liaison mécanique entre les filaments et 1'élastomère. Sans attaquer la surface des filaments, 1'élastomère n'adhère pas facilement à des filaments 5 synthétiques par suite de leurs surfaces très lisses, les surfaces étant d'un aspect vitreux au microscope. On a trouvé qu'en fournissant dans les filaments des surfaces attaquées, la résistance de liaison entre la couche d'élastomère et la couche d'étoffe est plus grande que l'aptitude à la cohérence interne de 1'élastomère. 10 L'élastomère utilisé pour former la strate d'éponge peut être de n'importe quel type connu classique, tel qu'un caoutchouc naturel, synthétique (styrène-butadiène) ou régénéré. Le caoutchouc éponge, après soufflage ou gonflement, peut avoir un poids spécifique à l'état gonflé dans la gamme de 16 à 640 kg/m^. Le 15 gonflement de 1'élastomère peut être réalisé par toute technique adaptée au système particulier d'élastomère utilisé. Pour augmenter la résilience, le caoutchouc éponge prendra très probablement une forme de cageot pour oeufs, qui est composée de plusieurs renflement formés auxquels on fait adhérer la strate d'étoffe. Puis-20 que la strate d'étoffe en nylon' présente une surface exposée très lissé qui réduit grandement l'entraînement par friction d'un tapis tiré en travers, il est important que 1'élastomère ne pénètre pas complètement à travers l'étoffe et réduise l'efficacité de cette étoffe. En conséquence, la strate d:étoffe est encastrée dans la 25 strate d'élastomère jusqu'à une profondeur d'étoffe qui est inférieure à l'épaisseur de l'étoffe. La strate d'étoffe en nylon de la présente invention pèse O généralement moins de 34 g/m pour les raisons selon lesquelles une résistance adéquate peut, par exemple, être obtenue avec un p 30 poids d'étoffe dans la gamme de 20 g/m . Lorsque le poids de l'é- O tûffe augmente au-delà de 34 g/m , l'étoffe devient de plus en plus rigide, ce qui dégrade l'élasticité ou la résilience fournie par la strate d'élastomère. La présente invention sera maintenant décrite en relation 35 avec les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe transversale de la masse composite représentant la strate d'étoffe encastrée jusqu'à une profondeur inférieure à l'épaisseur de l'étoffe dans une strate d'élastomère. 40 La figure 2 est une vue en coupe transversale prise le 71 12529 4. 2085957 long des lignes 2-2 de la figure 3, représentant la strate d'étoffe liée à l'étoffe seulement le long des pics des renflements de strate d'élastomère. La figure 3 est une vue en perspective de l'assise de ta-5 pis de la présente invention, un coin de tapis étant retourné en arrière pour montrer l'étoffe non tissée de renforcement retirée de la strate d'élastomère et présentant des parties de 1'élastomère s'accrochant à l'étoffe non tissée par suite d'une rupture à l'intérieur du caoutchouc, et 10 La figure 4 est un diagramme en bloc illustrant le procé dé de la présente invention ; on désigne par A la préparation du composé de caoutchouc, par B la préparation de la formulation du caoutchouc à partir du mode opératoire, par C le compoundage sur le mélangeur Banbury, par D le broyage du composé jusqu'à l'épais-15 seur désirée, par E l'application du composé caoutchouteux broyé sur un écran à fil, par P le dépôt d'étoffe non tissée sur le caoutchouc et par G la formation en sandwich par la chaleur à 190°C pendant 6 mn. Alors que d'autres nylons peuvent être utilisés pour for-20 mer l'étoffe non tissée liée à l'état filé selon la présente invention, le nylon auquel on se référera ultérieurement est le nylon 6,6 qui est préparé en condensant 1'hexaméthylèneadipamide et l'acide adipique. Des étoffes non tissées liées a l'état filé peuvent être fabriquées par de nombreux procédés, l'un d'entre eux é-25 tant présenté dans le brevet américain n° 3.338.992. Un dispositif d'extrusion de masse fondue est utilisé pour filer des filaments continus de nylon. Les filaments formés sont tirés vers le bas, en s'éloignant du dispositif d'extrusion, par un dispositif d'aspiration qui dépose également les filaments au moyen d'air en dé-30 placement, sur une courroie de convoyeur. Les filaments de nylon formant l'étoffe sont liés ensemble en un nombre substantiel de points de croisement de filaments, en étant passés à travers une chambre contenant un gaz d'activation, tel que l'acide chlorhydrique gazeux. Les filaments de nylon absorbent l'acide chlorhydrique 35 gazeux qui leur donne la faculté de se lier lors de l'enlèvement du gaz. Ainsi, les filaments sont liés d'une manière permanente ensemble à leurs points de croisement où ils se touchent par dé-sorption du gaz à partir des filaments en étant soumis à la chaleur ou en étant passés à travers un bain d'eau. Alors que la nap-40 pe qu'on vient de décrire est composée complètement de filaments de 71 12529 5. 2085957 nylon, d'autres filaments continus peuvent être incorporés dans la nappe ou l'étoffe tels que, par exemple, du polyester, du poly-propylène, du polyéthylène, de l'acétate de cellulose ou un produit acrylique. Puisque l'acide chlorhydrique gazeux n'attaque pas 5 la surface des autres filaments de polymères mentionnés ci-dessus, il y aura une diminution d'adhérence entre l'étoffe et le caoutchouc quand le rapport entre le nombre des autres filaments et les autres filaments de nylon sera augmenté. Ainsi, pour illustrer complètement la présente invention, l'étoffe non tissée liée à l'état 10 filé telle que décrite ici est composée totalement de filaments de nylon. La couche de caoutchouc éponge contient environ 20 % de caoutchouc naturel ou synthétique. Des produits de charge très fréquemment utilisés sont des argiles ou du carbonate de calcium. Les 15 agents de gonflement du caoutchouc sont le bicarbonate de sodium ou des composés di-azolques thermiquement activés ou leurs mélanges. Un composé di-azoîque typique est 1'azo-bis-(dicarbonamide). L'accélérateur utilisé est généralement formé de dérivés de disul-fure de thiuram et l'agent de cuisson peut être du soufre et de 20 l'oxyde de zinc. Les plastifiants sont normalement des fractions de pétrole ayant des viscosités dans la gamme de 500 à 1500 cps. La formulation peut comprendre d'autres additifs dans des buts spéciaux, comprenant des graisses vertes et des produits d'addition d'oxyde de polyéthylène. Diverses formulations de caoutchouc sont 25 décrites dans le bulletin TF-52, édité par Chemical Division, Goodyear Tire & Rubber Co., Akron, Ohio. Un mode opératoire couramment utilisé pour traiter la formulation de caoutchouc comprend un cycle de mélange court du caoutchouc et d'une partie, du plastifiant dans un mélangeur dit 30 Banbury, suivi de l'addition des composants restants dans un second cycle de mélange dans un mélangeur dit Banbury. On laisse a-lors tomber le caoutchouc mastiqué à travers un broyeur pour caoutchouc à deux rouleaux et le caoutchouc mastiqué est broyé pour former un mélange uniforme. 35 Un second broyeur à rouleaux fournit le mélangeage final avant le transfert à une calandre à trois rouleaux. La calandre réduit la feuille de caoutchouc à une épaisseur finale. Le caoutchouc calandré est alors déposé sur une courroie à fil à configuration et l'étoffe liée à l'état filé est réunie à la surface ex-40 posée du caoutchouc qui est alors placé dans un four chauffé entre 71 12529 6. 2085957 177 et 216°C. La structure à couche reste dans le four pendant 2 à 5 mn. Dans le four, le caoutchouc non supporté s'écarte de l'étoffe dans les ouvertures dans la courroie de fil à configuration et les parties du caoutchouc supportées forment les renflements 5 mentionnés. Ultérieurement, l'agent de gonflement se décompose et le caoutchouc se dilate ou s'expanse. Finalement, la cuisson du caoutchouc est achevée. En se référant à la liaison étoffe-caoutchouc, l'aire de surface élevée des filaments, résultant du fait que les filaments 10 sont traités par l'acide chlorhydrique gazeux, et le grand volume libre de l'étoffe se combinent pour fournir une adhérence extraordinaire entre l'étoffe liée à l'état filé et le bourrelet de caoutchouc. En se référant à la figure 3> l'adhérence entre le bourrelet de caoutchouc et l'étoffe est si grande que, lorsqu'une rup-15 ture se produit, elle se produit dans le caoutchouc. Sur la figure 3, le bourrelet de caoutchouc 15 est lié à l'étoffe 17, liée à 1' état filé, dans les surfaces de contact 19 le long des pointes des renflements 16. Lorsqu'on retire par pelage l'étoffe 17 à partir du bourrelet de caoutchouc 15* la rupture se produit à l'intérieur P*" 20 du bourrelet de caoutchouc 15, en laissant des fragments de caout chouc 18 sur l'étoffe 17 et des creux dans les renflements 16. A titre de comparaison, la résistance au pelage de l'étoffe, représentée sur la figure 3, était approximativement de 100 g par cm de largeur. La résistance au pelage a été mesurée selon la norme ASTM 25 D-903-49. Une étoffe semblable liée à l'état filé, formée de fibres de polyester, a été pelée de la même manière et on a trouvé qu'elle avait une résistance au pelage de 16 g par cm de largeur. On a trouvé qu'une étoffe classique en coton tissé avait une résistance au pelage seulement égale à 11 g par cm de largeur. En 30 outre, les étoffes en polyester et en coton se sont rompues à 1' interface caoutchouc/étoffe. L'adhérence exceptionnelle d'étoffe en nylon, liée à 1' état filé, pour le caoutchouc permet la réduction de la surface de contact globale entre l'étoffe et le caoutchouc, ce qui fournit 35 un plus grand pourcentage de caoutchouc disponible pour une grande formation de boucles ou de renflements, en augmentant ainsi l'épaisseur, la résilience et le confort du bourrelet inférieur. Puisqu'une adhérence élevée est présente, l'étoffe n'a besoin que d'être partiellement pénétrée, par le caoutchouc, ce.qui fournit 40 une surface d'étoffe exposée lisse exempte de toute percée ou pé 71 12529 7. 2085957 nétration par le caoutchouc. Sur la figure 1, on représente une é-toffe en nylon 10, liée à l'état filé, qui est liée au bourrelet de caoutchouc 11 jusqu'à taie profondeur d'étoffe telle que représentée par 12. La figure 2 représente le bourrelet de caoutchouc 5 13 prenant la formation courante en boucle, l'étoffe en nylon 14 liée à l'état filé y étant reliée. Les deux figures illustrent les surfaces exposées des étoffes 10 et 14 exemptes de pénétration par du caoutchouc. EXEMPLE 1 10 L'étoffe de nylon liée à l'état filé a été produite à partir de polymère de nylon 6,6 ayant une viscosité relative de 38. Les flocons ont été envoyés à deux dispositifs d'extrusion à l'état de masse fondue, à vis, chacun ayant des vis de 2,5 cm de diamètre sur 52,5 cm de longueur fonctionnant à une température de 15 320°C et étant entraînée à une vitesse de rotation de 40 tours par mn. Chaque vis envoyait du nylon fondu à deux blocs de pompe de masse fondue, qui ont été pourvus de pompes de mesure du type à engrenage. Chaque bloc de pompe de la masse fondue était pourvu d'un ensemble de filière contenant une filière à 10 orifices, les 20 orifices ayant des diamètres dé 0,228 mm et une longueur de capillaire de 0,305 mm. Les blocs de pompe ont été maintenus à une température de 315°C alors que les filières étaient à une température de 262°C. Le taux d'extrusion du polymère fondu à partir des orifices de filières étaient 0,75 g par orifice. 25 Les divers filaments continus ont été également divisés et ont été transportés vers et à travers 5 dispositifs d'aspiration d'air auxquels on a fourni de l'air sous une pression de 5,2 p kg/cm . Les dispositifs d'aspiration ont été montés dans un réseau aligné qui était transversal par rapport à la direction de dépla-30 cernent de la courroie de dépôt. Les filaments atténués ont été transportés des dispositifs d'aspiration à la courroie de dépôt au moyen de l'air tiré à partir des dispositifs d'aspiration et, de ce fait, les filaments ont été déposés sous forme d'une nappe 35 continue ayant une largeur de 45 cm sur la courroie de dépôt. La courroie de dépôt avait une vitesse superficielle de 150 cm par mn. La nappe fibreuse a été envoyée en continu, au moyen de la courroie de dépôt, vers et à travers une chambre à laquelle on a fourni de l'acide chlorhydrique gazeux, l'adjuvant de liaison, à un taux de 6,5 g par mn. L'acide chlorhydrique gazeux servait à 30 ramollir la surface des filaments. Les filaments ont été ultérieu 71 12529 8. 2085957 rement rendus compacts alors qu'ils étalent à l'état ramolli, les filaments se touchant étant ultérieurement liés ensemble lors de l'enlèvement de l'acide chlorhydrique gazeux. La désorption a été réalisée en exposant la. nappe à un bain d'eau. La désorption de 5 l'acide chlorhydrique gazeux à partir des filaments par traitement par l'eau a également attaqué les surfaces de filaments. L'expérimentation physique de l'étoffe de nylon liée à l'état filé montre que l'étoffe avait une épaisseur d'environ 0,127 mm et xm poids d'environ 20 g/m . La résistance de l'étoffe a été 10 testée par le procédé de ténacité de bande et on a trouvé comme p résultat que l'étoffe avait une ténacité de bande de 48 g/cm/g/m O dans la direction de la machine et de 33 g/cm/g/m dans la direction transversale à la direction de la machine. La formulation de caoutchouc a été réalisée en préparant la partie A, en préparant 15 la partie B, puis en mélangeant la partie B avec la partie A comme suit : Partie A Parties en poids - Caoutchouc styrène-butadiène 125,00 - Oxyde de zinc 6,25 20 - Carbonate de calcium 230,00 - Huile minérale 70*00 - Soufre 4,25 - Graisse verte 12,50 - Carbowax 0,25 25 TOTAL 448,25 La partie A a été mélangée durant un court cycle de mélange dans le broyeur Banbury. La partie B a été préparée en mélangeant les produits suivants : 30 Partie B Parties en poids - Emulsion de bicarbonate de sodium 17, 50 - Bicarbonate de sodium de qualité caoutchouc 10,00 - Disulfure de tétraméthylthiuram 2,50 35 TOTAL 30,00 La partie B a été mélangée d'une manière semblable dans un broyeur dit Banbury et on lui a alors ajouté la partie A, le total étant mastiqué totalement pour former un mélange uniforme. Le mélange a été alors calandré pour former une feuille de caout-40 chouc dont l'épaisseur est réglée à 1,27 n®1* ce qui produisait une 71 12529 9. 2085957 mousse d'éponge ayant un poids approximatif de 1.700 g/m2. Le caoutchouc calandré a été alors transféré à une courroie à fil à configuration et l'étoffe de nylon liée à l'état filé a été déposée sur le côté supérieur de la feuille de caoutchouc. 5 La masse composite a été placée dans tin four chauffé jusqu'à une température de 205°C. On a laissé la masse composite demeurer dans le four pendant 2 mn 1/2 et, durant ce temps, le caoutchouc s'est drapé pour prendre la configuration de la courroie de fil. L'agent de gonflement s'est décomposé, ce qui a provoqué l'expansion du 10 caoutchouc et les parties de pointe des renflements de caoutchouc ont adhéré à l'étoffe liée à l'état filé. La masse composite étoffe-caoutchouc, alors qu'elle était sur la courroie de fil, a été retirée du four et on l'a laissée refroidir. De ce fait, la masse composite a été retirée de la cour-15 roie pour former l'assise de tapis de la présente invention. La résistance au pelage de l'étoffe à partir de caoutchouc était de 100 g/cm de largeur. EXEMPLE 2 Le mode opératoire présenté dans l'exemple 1 a été répété, 20 à une exception près c'est que du caoutchouc naturel a été substitué au caoutchouc formé de copolymère styrène-butadiène. La composition de caoutchouc naturel agissait de manière semblable à la composition de caoutchouc formé de résine synthétique et a été traitée de la même manière pour produire sensiblement le même résul-25 tat. La résistance au pelage de l'étoffe à partir du support de caoutchouc naturel était de 97 g par cm de largeur. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à 30 l'homme de l'art. 71 12529 10. 2085957 REVENDICATIONS 1 - Masse composite à résistance élevée à l'arrachement, caractérisée en ce qu'elle comprend une étoffe non tissée ayant p un poids inférieur à 34 g/m et une stratification d'élastomère 5 éponge soufflé ou gonflé, liées ensemble le long de leurs surfaces contiguës, où la stratification d'étoffe est encastrée dans la stratification d'élastomère jusqu'à une profondeur inférieure à l'épaisseur de l'étoffe, l'étoffe non tissée étant formée de filaments continus de nylon agencés au hasard dans le plan de l'étof- 10 fe, ces filaments de nylon ayant des surfaces attaquées et étant liés ensemble de manière autogène en un nombre substantiel de points de croisement qui se touchent. 2 - Masse composite selon la revendication 1, caractérisée en ce que la stratification d'élastomère est du caoutchouc na- 15 turel, synthétique ou un copolymère styrène-butadiène. 3 - Masse composite selon la revendication 2, caractérisée en ce que la stratification d'élastomère est formée d'une multiplicité de renflements formés et la stratification d'étoffe entre en contact et est liée à la stratification d'éLastomère seu- 20 lement le long des pics de ces renflements, les résistances de liaison entre les pics de stratification d'élastomère et la stratification d'étoffe étant supérieures à la cohérence interne de l'é-lastomère.