Brevet FR2134684A1 — publié le 19721208

La présente invention concerne un nouvel adhésif et, plus particulièrement, un nouvel adhésif ayant des propriétés remarquables pour le collage des fibres ou des métaux avec du caoutchouc, ainsi qu'un procédé de préparation de cet adhésif. Les fibres de polyester et l'acier ont des propriétés équivalentes en ce qui concerne leur résistance, leur module d'Young. leur stabilité dimensionnelle, leur stabilité à la chaleur ou leur résistance à la fatigue, et présentent beaucoup d'intérêt pour l'utilisation comme ï câblés pour pneus. Par cet aspect, les fibres -de polyesfer et l'acier ont i tendance à supplanter les câblés pour pneus en Nylon qui ont le défaut très grave de présenter le phénomène de point d'écrasement , mais ne sont pas satisfaisant en ce qui concerne l'adhérence au caoutchouc. Les adhésifs -usuels du type résorcine-formaldéhyde-latex se sont révélés incapables de coller de façon satisfaisante des fibres de polyester et de l'acier à du caoutchouc, et on â fait un certain nombre d'études qui ont été publiées concernant les adhésifs pour le collage des polyesters ou de l'acier à du caoutchouc ou des procédés de collage de ces matériaux. Par exemple, la demande de brevet japonais publiée n° 13129/60 décrit un procédé de collage de fibres de polyester à du caoutchouc, selon lequel on traite d'abord las fibres de polyester par du diisocyanate-4,4' de diphénylméthane avant de les coller à l'aide d'un adhésif aqueux comprenant un latex polymère vinylique et un produit de condensation résorcine-foroaldéhyde. La demande de brevet japonais publiée n° 3123/62 décrit un procédé selon lequel on traite d'abord des fibres de polyester par un dérivé d'urée ou un uréthane avant de les coller à l'aide d'un adhésif semblable. Dans la demande de brevet japonais publiée n° 13516/63, on propose on procédé selon lequel on traite d'abord des fibres de polyester par un composé époxydé puis, on les S traite ensuite avec un latex synthétique contenant une aminé approprié^ au durcissement des époxydes et ensuite on colle au caoutchouc les fibres de polyester traitées, La demande de brevet japonais publiée n°20961/63 concerne un procédé comprenant le traitement des fibres de polyester par un latex aqueux contenant un produit de condensation résorcine-formaldéhyde et le traitement ultérieur des fibres de polyester par un uréthane obtenu par réaction d'une résine phénol-formaldéhyde avec un diisocyanate. La demande de brevet japonais publiée nc 10511/64 décrit un procédé selon lequel on traite d'abord des fibres de polyester par un isocyanate, un dérivé d'urée ou un uréthane, et ensuite à l'aide d'un composé époxydé insaturé. La demande de brevet japonais publiée n° 9622/65 décrit un procédé selon lequel on traite les fibres de polyester par un mélange d'un composé polyépoxydé et d'un latex aqueux contenant 72 15349 2 2134684 un produit de condensation résorcine-formaldéhyde, et ensuite à l'aide d'une composition contenant un agent de durcissement. La demande de brevet japonais publiée n° 922/65 décrit un procédé dans lequel on utilise pour le prétraitement des fibres de polyester une dispersion préparée à partir d'un latex aqueux 5 contenant un produit de condensation résorcine-formaldéhyde et d'un phényl-uréthane. La demande dé brevet japonais publiée ji° 16135/65 concerne 1,'utilisation pour le traitement dès fibrfes de polyester d'un mélange de résorcine-formaldéhyde- latex vinylique et d'un dérivé de diéthylèneurée. ;La demande de brevet japonais publiée n° 3948/67 concerne un procédé selon lequel on traite 10 des fibres de polyester à l'aide d'une liqueur de traitement constituée d'un mélange d'un latex de caoutchouc et d'un composé époxydé, et on traite ensuite les fibres de polyester avec une liqueur de traitement comprenant un mélange résorcine-hexaméthylènetétramine-latex de caoutchouc. La demande de brevet japonais publiée n° 8221/67 concerne un procédé selon ltequel on utilise une 15 résine d'aldéhyde modifiée préparée par réaction d'un polyisocyanate avec de la résorcine et par réaction ultérieure du produit avec un aldéhyde. la demande de brevet japonais publiée n6 784/67 concerne l'utilisation simultanée d'un latex aqueux contenant un produit de condensation résorcine-formaldéhyde et d'une dispersion aqueuse d'un dérivé d'urétidlnedione. 20 La demande de brevet japonais publiée n) 9004/67 décrit un procédé selon lequel on^réalise un prétraitement des fibres de polyester'par un premier bain comprenant une résine époxy, une éthylèneimine et un latex de caoutchouc et à l'aide d'un second bain comprenant un mélange résorcine-formaldéhyde-latex. La demande de brevet japonais publiée n° 27482/68concerne un mélange 25 d'un liquide mixte contenant un latex de caoutchouc et un composé époxydé avec un dérivé d'éthylèneurée, de la résorcine et de 1'hexaméthylènetétramine utilisé comme agent de traitement pour les fibres polyester . Enfin, la demande de brevet japonais publiée n° 31802/69 concerne un procédé selon lequel on traite les fibres de polyester par un mélange de résorcine-formaldéhyde-30 latex aqueux avec un halogénure de métal alcalin. La plupart de ces procédés antérieurs nécessitent un traitement des fibres de polyester dans deux bains et ne sont pas Intéressants du point de vue industriel car la mise en oeuvre est compliquée et les temps de traitement sont longs. Certains de ces procédés sont basés sur un traitement 35 dans un seul bain, mais ils ne doni&nt pas de résultats satisfaisants en ce qui concerne la force d'adhésion, la stabilité des adhésifs au cours du temps et le prix de revient de ces adhésifs. 72 15349 3 2134684 Après de nombreux travaux, on a trouvé qu'une composition obtenue par dispersion d'un produit de précondensation de résorcine et de formaldéhyde et d'un produit de condensation de résorcine et de chlorure de soufre dans l'eau possédait des caractéristiques remarquables comme adhésif 5 pour le traitement dans un seul bain pouvant être utilisé pour le collage * avec du caoutchouc de câblés pour pneus en polyester ou acier. Cependant, comme la composition adhésive ainsi préparée est sous forme d'une dispersion, les matières solides se déposent au fond du récipient au cours du stockage ce qui présente des inconvénients du point de vue pratique. On prépare la 10 composition mentionnée ci-dessus en produisant séparément ces produits de condensation entre la résorcine et le formaldéhyde et entre la-résorcine et le chlorure de soufre, en isolant les constituants solides de ces produits de condensation, en pulvérisant les constituants solides puis en mettant en suspension dans de l'eau des quantités déterminées à l'avance de ces composants 15 pulvérisés. Comme au cours de l'opération de dispersion les poudres deviennent collantes et adhèrent les unes aux autres, ce qui provoque des difficultés d'agitation, des temps de traitement très long sont nécessaires pour transformer ces produits de condensation en produit final. Par conséquent, l'invention a pour objet un nouvel adhésif 20 ne présentant pas tout ces défauts, un procédé de préparation de cet adhésif ainsi qu'un procédé de collage de fibres ou de métaux à du caoutchouc. On atteint ce but à l'aide d'un nouvel adhésif, produit par polycondensation ternaire de résorcine-formaldéhyde-chlorure de soufre,et à l'aide d'un procédé de préparation de ce nouvel adhésif. 25 L'adhésif obtenu par le procédé selon l'invention n'est pas un mélange d'un produit de condensation résorcine-formaldéhyde et d'un produit de condensation résorcine-chlorure de soufre, mais est un produit de polycondensation ternaire de résorcine,formaldéhyde et chlorure de soufre. Selon le procédé de l'invention, on introduit la résorcine 30 dans un réacteur purgé à l'azote et on ajoute, pour dissoudre la résorcine, au moins un solvant organique non miscible à l'eau, c'est-à-dire une cétone telle que la méthyléthylcétone, la méthylisobutylcétone, ou la méthylisoamyl-cétone, un ester d'acide alkylcarboxylique inférieur et d'alcool tel que-l'acétate de méthyle, l'acétate d'éthyle ou l'acétate de butyle, ou un hydro-35 carbure aromatique tel que le benzène, le toluène ou le xylène. On ajoute de préférence une quantité de solvant organique à peu près égale à la quantité de résorcine. On ajoute à la solution obtenue une solution de chlorure de soufre dans le même solvant. On utilise le chlorure de soufre en quantité 72 15349 4 2134684 de 0,05 à 0,15 mole par mole de résdïCine. On réalise la réaction à 30 - 120°C, et de préférence à 50 - 80°C, pendant 15 minutes à 5 heures et de préférence pendant 1 à 3 heures. Puis on ajoute une solution aqueuse de formaldéhyde en quantité de 0,4 à 0,6 mole par mole de résorcine à une température de 50 -150°C et de préférence de 80 » 120°C. Le formaldéhyde peut être sous forme de solide, par exemple sous forme de para-formaldéhyde. Après achèvement de l'addition du formaldéhyde, on agite le mélange à la même température jusqu'à la disparition de la résorcine n'ayant pas réagi. En pratique, la réaction entre le formaldéhyde et le mélange de réaction de la résorcine et du chlorure de soufre se fait en 30 minutes à 5 heures, et de préférence en 1 à 3 heures. Lorsque l'on ajoute le formaldéhyde et le chlorure de soufre dans l'ordre donné ci-dessus, l'acide chlorhydrique formé comme sous-produit au cours de la réaction entre la résorcine et le chlorure de soufre agit directement comme catalyseur de condensation dans la réaction ultérieure avec le formaldéhyde. Dans le cas où on réalise d'abord la condensation entre la résorcine et le formaldéhyde, il est nécessaire d'ajouter un catalyseur de condensation tel que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide phosphorique ou 1'acide p-toluènesulfonique. Après achèvement de la réaction, on élimine le solvant organique par évaporation sous pression réduite ou par entraînement à la vapeur, et on ajoute de l'eau pour obtenir une solution aqueuse de concentration déterminée, ce qui permet de préparer la composition adhésive désirée sous forme d'une solution homogène de couleur orange clair. Le solvant récupéré par évaporation sous pression réduite pu entraînement & la vapeur est déshydraté et peut être réutilisé dans la réaction. Pour le collage des fibres ou des métaux au caoutchouc, on peut utiliser la composition adhésive de l'invention selon un procédé de collage usual : par exemple, on mélange la composition adhésive avec un agent auxiliaire tel qu'une solution d'ammoniaque et de RFL (résorcine-formaldéhyde-latex) pour former une solution mixte que 1'on applique à la surface des fibres ou des métaux. Les fibres ou métaux revêtus sont séchés à l'air à une température élevée, de préférence entre 150 et 300°C. On place les fibres ou métaux ainsi traités sur un caoutchouc non vulcanisé que l'on soumet alors à un procédé de vulcanisation selon une méthode usuelle. Ainsi, les fibres ou métaux sont solidement collés au caoutchouc. 72 15349 5 2134-584 fibres naturelle Les fibres utilisées selon l'invention comprennent les ■^thié.tiques ou semi-synthétiques telles que les fibres de cellulose, de polyester, de polyamide, de rayonne renforcée et analogues et les métaux comprennent le fer, le cuivre, l'aluminium, le duralumin, l'acier 5 et analogues, L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. 10 goutte, à l'aide d'une ampoule à brome, pendant 2 heures à 65°C dans le '» ' . courant gazeux d'azote (200 ml/nm), un mélange de 6,81 kg de chlorure de soufre et 6,81 kg d'acétate d'éthyle. Puis on porte la température de la masse 15 r éactionnelle à 105°C, et on agite ensuite le mélange pendant 2 heures à cette température. On ajoute ensuite, en une heure, 25,02 kg d'une solution aqueuse de formaldéhyde à 37% et on agite le mélange pendant l/£ heure. Après achèvement de la réaction, on ajoute au mélange réactionnel3,16 kg d'une solution aqueuse à 15% d'hydroxyde de sodium et on ajoute au mélange 20 10 kg d'eau. On chauffe le mélange et on sépare par distillation l'acétate d'éthyle pour la récupérer. Lorsque l'on ajoute 11,43 kg d'eau au résidu dans le ballon, on obtient 156,08 kg d'une solution orange jaunâtre clair (solution aqueuse à 50%) d'un produit de condensation de résorcine, formaldéî'yde et chlorure de soufre. La composition adhésive résultante possède les 25; propriétés suivantes : 35 EXEMPLE D'ESSAI On réunit un mélange de 100 parties de la composition adhésive préparée ci-dessus (solution aqueuxe à 50 %) et de 560 parties d'ammoniaque Poids spécifique (à 25°C) Viscosité (à 25°C) . pH (à 25°C) Teneur en matières solides Poids moléculaire moyen des constituants solides Teneur totale en soufre Teneur en chlore- Couleur (n° de l'échelle Gardner) 3 1,168 g/cm 27,4 cPo 6,5 50,15 % 30 283 3,70 % non décelé inférieur â 1 à 2 % à 660 parties d'une solution de résorciae-for&aliéhyde-latex préparée 72 15349 2134684 selon le procédé usuel en utilisant comme latex un copolymère de styrène- butadiène-vinylpyridine. On mélange les câblés pour pneus en polyester dans la composition adhésive obtenue, on sèche à l'air et on traite à 230°C pendant 30 minutes. 5 Ce traitement provoque l'accroissement du poids des câblés de 7,3 parties pour 100 parties de câblés non traités. On classe les câblés ainsi traités entre deux pièces de caoutchouc non vulcanisées préparées à partir des constituants suivants et on vulcanise 2 le caoutchouc à 145°C pendant 35 minutes sous une pression de 75 kg/cm . Composition Parties Caoutchouc naturel 80 SBR 20 '*#Ng$r de carbone 40 Acide stéarlque 2 15 '^0*yde de zinc - 5 Phényl-P-naphtylamine 1,5 Disulfure de dibenzothiazyle 0,75 Diphénylguanidine 0,75 Soufre 2,5 20 La résistance à la traction est de 2,85 kg. /• * 72 15349- 7 2134684 REVENDICATIONS 1. Produit de polycondensation ternaire, caractérisé en ce qu'on le prépare par réacition de résorcine, de formaldéhyde et de chlorure de soufre dans un solvant organique. 2. Produit de polycondensation ternaire selon la revendication 1, 5 caractérisé en ce que la quantité de formaldéhyde est de 0,4 à 0,6 mole par mole de résorcine. 3. Produit de polycondensation ternaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de chlorure de soufre est de 0, :05 à 0,15 mole par mole de résorcine. 10 4. Produit de polycondensation ternaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant organique est choisi parmi les hydrocarbures aromatiques, les cétones et les esters. 5. Procédé de préparation d'un produit de polycondensation ternaire, caractérisé en ce qu'on fait réagir la résorcine, du chlorure de soufre et ■ 15 du formaldéhyde dans un solvant organique. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la quantité de chlorure de soufre est de 0,05 à 0,15 mole par mole de résorcine. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la quantité de formaldéhyde est de 0,4 à 0,6 mole par mole de résorcine. 20 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le sol vant organique est choisi parmi les hydrocarbures aromatiques, les cétones et esters. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on réalise la réaction entre la résorcine èt le chlorure de soufre dans un solvant organique 25 puis on ajoute ensuite le formaldéhyde au mélange réactionnel résultant. 10. Composition adhésive, caractérisée en ce qu'elle contient un produit de polycondensation ternaire selon la revendication 1 et de l'eau. 11. Utilisation d'un produit de polycondensation ternaire selon la revendication 1 comme adhésif. 30 12. Procédé de collage de fibres ou de métaux à du caoutchouc, caractérisé en ce qu'on utilise comme adhésif un produit de polycondensation ternaire selon la revendication 1.