Brevet FR2128821A1 — publié le 19721020

Q8425 1 2128821 La présente invention concerne un procédé pour faciliter l'ancrage d'une couche d'élastomère durci sur un substrat, par durcissement ou collage. Lors du feuilletage ou de l'ancrage par durcissement ou liai-5 son adhésive d'élastomères déjà "vulcanisés, comme le caoutchouc naturel et le caoutchouc d'éthylène propylène, il est souvent nécessaire, non seulement de nettoyer et de dégraisser la surface à fixer ou ancrer par un durcissement ou un coliage, mais aussi de polir cette surface pour y former des zones superficielles 10 fraîchement mises à vif. Cette opération de polissage est nécessaire en particulier si la matière élastomère durcie a été gardée en réserve avant d'être fixée sur un substrat par durcissement ou liaison adhésive» Seul un tel polissage et ces surfaces à vif fraîches ainsi formées établissent les conditions nécessaires 15 pour impartir une résistance suffisante à la liaison. Actuellement, le polissage de la surface de 1'élastomère est réalisé avec, par exemjxLe, des "brosses d'acier, du papier abrasif ou des moyens similaires. Cependant on a aussi essayé de produire une surface fraîche, prête à être collée, en appliquant des cou-20 ches d'adhésifs spécifiques, lors du durcissement de 1'élastomère. Des surfaces polies ou fraîches ainsi produites à l'aide de moyens mécaniques et de telles couches adhésives spécifiques, n'ont cependant qu'une durée de conservation limitée, parce que des produits chimiques migrent depuis l'intérieur de la couche 25 d'élastomère vers la couche superficielle. Cette migration de produits chimiques a lieu, que la surface soit exposée à l'atmosphère ambiante ou qu'elle soit revêtue d'une couche superficielle classique de papier détachable, enduit de silicone. Si l'on désire produire comme produit principal des couches d'élastomère dur-30 ci à fixer sur un substrat par durcissement ou liaison adhésive, ou si l'on veut fabriquer des couches d'élastomère durci spéciales pour lé transport vers les consommateurs, juste avant de fixer la couche élastomère au substrat, l'utilisateur devra rafraîchir la surface de la couche d'élastomère, suffisamment pour que 35 la liaison ait la résistance recherchée. Cependant, cette opération de polissage nécessaire prend du temps et requiert des étapes spéciales de travail. 72 08425 2 2128821 La présente invention fournit une méthode plus simple pour fixer une couche d'élastomère sur un substrat, dans laquelle la surface à ancrer en substrat par un durcissement ou une liaison adhésive, est soumise à de rapides traitements préparatoires, 5 sans qu'il soit nécessaire de disposer de machines à polir spéciales. La méthode selon l'invention comprend la production d'une couche d'élastomère distincte durcie et la soumission de la surface de cette couche à fixer sur un substrat, à un traitement pré 10 paratoire avant l'opération de durcissement ou de liaison adhésive et conjointement le durcissement ou la liaison de façon adhésive de 1'élastomère au substrat à l'aide d'un liant susceptible de durcir ou de se vulcaniser. Selon la méthode de la présente invention, la préparation 15 de la surface de la couche distincte d'élastomère à fixer, est effectuée en deux étapes : on incorpore à cette surface ou on lui applique au cours de la fabrication de la couche d'élastomère une couche de tissu, de fibres ou une pellicule qui peut être arrachée, tout en portant simplement la matière adjacente super-20 ficielle d'élastomère; ensuite, on arrache, en vue de l'ancrage de la couche élastomère au substrat par durcissement ou collage, cette couche de tissu, de fibres ou de pellicule, etc; déchirant la matière élastomère superficielle, sur des portions au moins de la surface à fixer au substrat, de sorte que de la matière élas-25 tomère fraîchement mise à vif est exposée au moins en des parties de la surface. On enfouit de préférence un tissu à tissage lâche, en le durcissant dans la surface de la couche d'élastomère durci distincte, de façon que l'élastomère de cette couche pénètre daiis 30 le tissu complètement, ou au moins partiellement, et traversant plus ou moins complètement ce tissu, il se déchiquète lorsque l'on arrache la couche de tissu. On obtient ainsi au moins des positions de surface présentant une distribution punctiforme régulière de matière élastomère fraîche, dans lesquejlesil n'y a au-35 cune concentration de produits chimiques qui puisse nuire à la résistance de la liaison. Par exemple, la couche de tissu, fibres ou pellicule qui est 72 08425 3 2128821 incorporée ou appliquée à la surface de la couehe d'élastomère durci peut etre constituée par un tissu de ficelles, mais aussi par une nappe de fibres suffisamment résistante pour que l'on puisse l'arracher sur une partie principale de la couche d'élas-5 tomère, tout en dégageant de 1'élastomère frais au-dessous de la couche de fibres. On peut aussi utiliser des pellicules ou films que l'on peut fixer assez solidement à la couche d'élastomère en les durcissant pour que, lorsqu'on arrache ces films, ceux-ci emportent des parties superficielles de la couche d'élastomère. 10 De tels films sont par exemple faits de chlorure de polyvinyle. Parmi les couches de tissu, de fibres ou des pellicules qui sont particulièrement utiles dans le proasédé de la présente invention, on peut citer les couches qui sont constituées par du tissu de coton tissé de façon relativement lâche, comme de la 15 toile et du tissu tissé dont les fils-à multifilaments ne sont que légèrement tordus ou de préférence pas tordus et sont constitués de nylon ou d'autre matière de fibre synthétique. L'invention se rapporte aussi au moyen qui permet de pratiquer le procédé ci-dessus. Selon cette invention, ce moyen est 20 une couche distincte d'élastomère durci à fixer sur un substrat par durcissement ou liaison adhésive; la surface de cette couche qui sera en contact avec le substrat, porte une couche de tissu, de fibre ou une pellicule qui est encastrée ou non et que l'on peut arracher tout en entraînant simplement de la matière élasto-25 mère adjacente et superficielle. La couche d'élastomère durci distincte comprend de préférence un tissu tissé convenable à tissage lâche, enfoui dans la surface qui sera fixée au substrat par durcissement ou liaison adhésive, puisque les composés chimiques qui altèrent la résis-30 tance de la liaison, peuvent migrer dans ce cas à travers le tissu jusqu'à l'extérieur de la couche élastomère. Ainsi, tous ces produits chimiques nuisibles sont éliminés lors de l'arrachage du tissu. Le procédé selon l'invention s'applique en particulier à 35 des élastomères tels que: caoutchouc naturel ou synthétique, en particulier du caoutchouc résistant à l'usure, par exemple à base de compounds de caoutchouc naturel/caoutchouc de styrène-but adtLène 72 08425 4 2128821 et de compounds de polyisobutadiène/caoutchouc de styrène-but adiè ne. On peut aussi utiliser des caoutchoucsuréthane, ou butyle ou d'autres encore. L'invention est mieux décrite maintenant en référence aux 5 dessins ci-joints. La figure 1 est une vue en coupe à grande échelle d'un exemple d'un élément distinct d'élastomère durci selon l'invention comprenant une couche de tissu susceptible d'être arrachée]; elle est enfoncée dans la surface d'élastomère que l'on doit ancrer 10 à un substrat en effectuant un durcissement ou une liaison de façon adhésive; La figure 2 montre comment une couche de tissu, de fibre ou de film peut être disposée lorsqu'elle est fixée par durcissement dans la surface de l'élément distinct d'élastomère durci» 15 La figure 1 montre donc une partie agrandie de l'élément distinct 10 d'élastomère durci, dont la surface 12 qui sera fixée à un substrat par durcissement ou liaison adhésive porte enfouie par durcissement une couche 14 de tissu susceptible d'être arrachée; lorsqu'elle est arrachée, cette couche de tissu entraî-20 ne de la matière élastomère superficielle sur des parties au moins de la surface à fixer, si bien qu'au moins dans ces zones, on trouve de 1'élastomère frais découvert. La figure 2 montre une vue en coupe et explosée de l'arrangement d'une couche d'élastomère 16 non durcie et calandrée, par 25 rapport à une couche 18 de tissu, fibre ou film de forme spécifique, lorsque les couches 16 et 18 sont placées dans une presse à vulcaniser pour y être durcies ensemble. Dans ce cas, la couche 18 est munie d'un pli 20 qui est stabilisé par une couture peu solide 22. Lorsqu'il est placé dans la presse à vulcaniser, le 30 pli 20 est tourné vers l'extérieur par rapport à la couche d'élastomère 16, afin de ne pas coller de façon appréciaMe à l'élastomère lorsque ces deux couches sont durcies ensemble. Après vulcanisation, l'élastomère est transporté jusqu'à l'endroit où il va être utilisé et où l'on souhaite fixer cette couche d'élastomère 35 en la durcissant ou la liant de façon adhésive, on découpe alors le pli 20 et arrache la couche 18 en deux morceaux séparés. La couture 22 soit est décousue avant que l'on tire les 2 éléments 72 08425 5 2128821 de part et d'autre, soit éclate automatiquement alors que l'on tire les morceaux de part et d'autre. La formation d'un pli 20 dans la couche 18 de tissu, fibre ou pellicule facilite considérablement l'opération de dégagement avec déchirement de l'élasto-5 mère superficiel. L'invention est mieux illustrée à l'aide des exemples suivants, qui ne doivent cependant pas réduire la portée de l'invention, en particulier dans la mesure où le problème de l'invention est plutôt mécanique que chimique. 10 EXEMPLE 1 Dans cet exemple, on envisage l'ancrage d'une ^couche d'élastomère prévulcanisée, en la durcissant avec un substrat prévulcanisé de même façon. Ce mode opératoire peut être utilisé par exemple dans le reehappage de pneumatiques de voitures automobi-15 les. On prépare un compound vulcanisable de caoutchouc résistant à l'usure, à base de caoutchouc naturel et de caoutchouc de sty-rène-butadiène, selon la formule suivante : Parties en poids 20 Caoutchouc naturel trituré (HE) 85 Caoutchouc de styrène-butadiène 15 Oxyde de zinc 5 Acide stéarique 2,5 Phényl- jb-naphtyl aminé _ 0,75 25 Phényl-p-phénylène di aminé .0,25 Goudron de bois 8 Uoir de carbone CRF (Channel Replacement 50 Purnace Black) Soufre, insoluble 1j4-5 Oxydiéthylbenzothiazole suifénamide 1,00 30 Le compound vulcanisable de caoutchouc résistant à l'usure est mélangé dans un broyeur ouvert, puis il est calandré en une couche et pressé dans une presse à vulcaniser contre un tissu de coton de type toile. Ce tissu est coloré avec un colorant pour 35 cuve et disposé selon le modèle de la figure 2» Ce tissu de coton présente une densité de fils au cm de 15 fils de chaîne et de 11,8 fils de trame et tous ces fils ont chacun un huméro de tex 72 08425 6 2128821 50 x 4- (correspondant au numéro anglais de fils de coton Ne 12/.& Le durcissement simultané du compound de caoutchouc résistait à l'usure et du tissu de coton en un élément d'élastomère vulcanisé d'environ 12 cm d'épaisseur est effectué dans une presse à 5 vulcaniser, à 150°C pendant 30 minutes. A des divers intervalles de temps, le tissu est arraché et tm test classique d'adhérence est réalisé. Pour cet essai, on met l'un sur l'autre deux morceaux de 1'élastomère dont on a arraché le tissu et l'on place une couche de résine collante vul-10 canisable entre ces deux pièces que l'on n'a pas avirées autrement qu'en arrachant le tissu. Les deux morceaux ont 2 cm de largeur et sont vulcanisés ensemble dans l'air, à environ 130°C, pendant une heure, sous une pression de 3,0 kg/cm2. La résine collante utilisée pour coller par durcissement les deux morceaux d'essai, ^5 a la composition suivante : Parties en poids Feuilles fumées ESS1 100 Oxyde de zinc 5 Silice 30 20 stéarine 1 ÏT-phényl-N-isopropyl-p-phénylène di aminé 1 Phényl- ^ -naphtylamine 1 Caoutchouc minéral MRX 5 Huile minérale hautement aromatique 6 25 Soufre 2 Noir HAî1 (c'est-à-dire noir de fumée à haute abrasion "High abrasion Furnace Black) 5 Diéthylène glycol 3 Diphénylguanidine 3 Dibenzothiazyldisulfure 2 30 N-pent amé t hy 1 ène -ammonium-N-pent amé thy 1 ène— 2 dithiocarbamate Cette résine collante est prévue pour "le durcissement à froid" à 85°C, mais elle est utilisée dans les essais d'adhérence 35 à une température de durcissement de 128 à 130°C. Après lamina-tion des deux morceaux d'essai, ceux-ci sont débarrassés du tissu puis enduits d'une solution dans l'essence légère (10 % de 72 08425 7 2128821 solides) du mélange de résine collante que l'on a donné ci-dessus* L'essence légère distille entre 85 et 110°C et a une viscosité de 250 cps, telle qu'on la mesure dans un viscosimètre Brookfiield Les morceaux d'essais sont alors assemblés par l'intermédiaire 5 d'une couche de colle, puis durcis à environ 130°C pendant une heure. A titre de comparaison, on effectue un polissage ou avirage classique des morceaux d'essai du caoutchouc durci résistait à l'usure, mais qui sont dépourvus de la couche de tissu. Après 10 cet avirage, on réalise un assemblage des deux morceaux de façon similaire à celle que l'on a décrite plus haute Les résultats des tests d'adhérence qui sont réalisés, en tant que tests de séparation, sont rassemblés dans le tableau suivant : 15 Période* d'essai Tissu arraché (Polissage classique Force de séparation (kg) Point de rupture Force de séparation (kg) Point de irapture immédiatement 25,1 A — — après 24 h - - 28,6 " A " 1 semaine 35,1 B 37,8 A " 2 semaines - - 3^-, 2 A N J " 44,0 A 44,6 A N 4. * - - 40,8 A Il ^ tl 30,4 B - - * 8 w 30,6 A - - tt Il 32,3 B - - S -A P S 32,7 A - - * Période de temps qui s'écoule entre la vulcanisation de la couche de caoutchouc résistant à l'usure et son doublement par durcissement des deux pièces à l'aide d'une résine collante. ^Force appliquée à un échantillon d'essai de 2 cm de large. A Résine collante déchirée B Lâchage avec lacération du caoutchouc résistant à l'usure. Ces résultats montrent que l'adhérence est fondamentalement 72 08425 8 2128821 la méfie que 1*avirage de la surface soit réalisé par l'arrachage d'un tissu selon la présente invention ou par un polissage mécanique classique. Cependant, le procédé selon l'invention est particulièrement intéressant dans la mesure où l'arrachage d'un tis-5 su ne demande qu'une fraction du temps qui est nécessaire pour effectuer le polissage classique. Lorsque 1'on réchappé un pneumatique de grande taille de voiture automobile, le procédé de l'invention peut permettre de gagner une ou plusieurs heures. •EXEMPLE 2 10 O11 utilise le compound de caoutchouc résistant à l'usure et non vulcanisé qui est décrit dans l'exemple 1, mais ici, un tissu de nylon est scellé par durcissement dans la surface de la couche lors de la vulcanisation du compound de caoutchouc. Le tissu de nylon est fait de fils de nylon tordus, ayant un numéro 15 940 déci-tex (correspondant à 840 deniers) et une torsion de 2,7 tours/cm (7 tours par 2,54 cm). Le tissu présente par cm, 8,3 fils de chaîne et 8,8 fils de trame. Une couche de 4 cm d'épaisseur de caoutchouc résistant à l'usure est calendrée et appliquée au tissu de nylon dans une presse à vulcaniser; la vulcanisation 20 est réalisée à 160°C pendant 30 minutes. Après la vulcahisation, la couche de caoutchouc durci est laissée refroidir. Les essais d'adhérence sont effectués 24 heures après sous forme d'essais de séparation; ils permettent de déterminer d'une part l'adhérence du tissu à la couche de caout-25 chouc résistant à l'usure et d'autre part l'adhérence de la couche de caoutchouc à un substrat métallique (acier) après que le tissu ait été arraché de la couche de caoutchouc et que cette couche de caoutchouc ait été fixée à un substrat métallique par une liaison adhésive. 30 La liaison par adhésif est effectuée après l'arraché du tis su; on enduit d'abord la couche de caoutchouc d'une première couche de chloroprène classique, puis on la colle à l'aide d'un adhésif classique du type caoutchouc de chloroprène. A titre de comparaison, on réalise la même liaison par adhésif sur des couches 35 de caoutchouc qui ont été soumises au polissage mécanique classique. Les tests d'adhérence donnent les résultats suivants; on 72 08425 9 2128821 doit noter que la traction est la force qui est nécessaire pour séparer le caoutchouc résistant à l'usure du tissu et du substrat métallique respectivement, en utilisant des échantillons d'essai de 2,54- cm de large. 5 Traction Adhérence du tissu au caoutchouc 7 à 8 kg Adhérence du caoutchouc au substrat métallique après polissage mécanique environ 5 kg 10 après arrachage du tissu 7 à 8 kg La séparation apparaît dans la liaison adhésive, que l'on ait effectué un. polissage classique ou le traitement selon l'invention. Cet exemple montre que l'adhérence est légèrement supérieu-15 re lorsque l'on utilise le procédé selon l'invention plutôt que le polissage classique. On peut aussi montrer que le tissu de nylon de fils de nylon tordus adhère fortement à la couche durcie de caoutchouc résistant à l'usure, si bien que l'arrachage du tissu s'avère quelque peu difficile. Une traction de l'ordre 20 de 2,5 à 3 kg par 2,54 cm serait préférable. EXEMPLE 3 Le mode opératoire de l'exemple 2 est répété, si ce n'est que l'on remjSace le tissu de nylon par un tissu de fils appelés plats, c'est-à-dire de fils de nylon ayant 1111 numéro de 940 deci-25 tex, mais sans torsion. Ainsi les filaments des fils de nylon sont en principe parallèles les uns aux autres, si bien que l'ouverture libre des mailles est plus petite que celle que présente le tissu de nylon de 1*exemple 2. Le tissu de nylon utilisé dans l'exemple 3 présente une densité de fils par cm de 8,5 fils de 30 chaîne et de 9 fils de trame. Les essais d'adhérence fournissent les résultats suivants pour des échantillons d'essai de 2,54 cm de large. Traction 35 Adhérence du tissu au caoutchouc résistant à l'usure 3 kg Adhérence du caoutchouc au substrat métallique après polissage classique environ 5 kg après arrachage de tissu 9 à 10 kg 72 08425 10 2128821 La séparation apparaît dans la liaison adhésive, que l'on ait effectué une opération mécanique classique ou le traitement selon l'inventionc Cet exemple montre que le tissu de nylon à fils plats four-5 nit un meilleur résultat en ce qui concerne l'aptitude à l'arrachement de ce tissu et l'adhérence du caoutchouc résistant à l'usure au substrat après collage. Il est donc évident que ce type de tissu de nylon est préférable à un tissu de nylon à fils tordus» 10 Les exemples 2 et 3 démontrent que le procédé selon l'Inven tion donne une liaison adhésive qui est plus solide que celle que l'on obtient de façon classique, après un polissage mécani— que o Le procédé selon l'invention sert non seulement dans le re-15 chappage des pneumatiques de voitures automobiles, mais aussi pour toutes les opérations de fixation de couches d'élastomère prédurci sur un quelconque substrat, tel que d'autres couches d'élastomères, des plastiques, des métaux, du bois et du béton, par exemple pour appliquer à l'aide d'adhésif, des revêtements 20 du caoutchouc résistant à l'usure à l'intérieur d'une caisse de broyeur à galets en feuille de métal. 72 08425 11 2128821 REVENDICATIONS "l • Un procédé d'ancrage d'une couche d'élastomère durci sur un substrat, dans lequel on produit une couche d'élastomère vulcanisée, on en prépare la surface qui sera fixée sur le substrat 5 par durcissement ou liaison adhésive pour permettre une telle fixation et l'on ancre cette couche élastomère préparée qu substrat à l'aide d'un liant susceptible d'être durci ou vulcanisé, caractérisé en ceci que la préparation de la surface de la couche d'élastomère à fixer au substrat, consiste à incorporer ou appli-10 quer à cette surface lors de la fabrication de- cette couche élastomère, une couche de tissu, fibres ou pellicule susceptible d'être arrachée tout en entraînant simplement de la matière élastomère superficielle adjacente, et à arracher cette couche de tissu, fibres ou pellicule de la couche d'élastomère, en déchiquetant 15 la matière élastomère superficielle au moins sur des portions de la surface à coller, de façon qu'il y ait de la matière élastomère fraîchement dégagée au moins dans ces parties de la surface. 2. Un procédé selon la levenâicatianl, caractérisé par ceci qu'un tissu à tissage lâche est encastré dans la surface de la 20 couche d'élastomère distincte, de sorte que cette matière élastomère pénètre partiellement ou complètement le tissu et traversant plus ou moins totalement la couche de tissu, elle se rompt lorsqu'on arrache ce tissu. 3. Un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par 25 ceci qu'un tissu de fibres synthétiques à fils à multifilaments non-tordus, est encastré dans la surface de la couche d'élastomère. 4. Mode de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par ceci qu'il comprend une couche d'élasto- 30 mère durci distincte à fixer sur un substrat par durcissement ou liaison adhésive et à la surface de laquelle on a appliqué ou incorporé une couche de tissu, de fibres ou de pellicule qui peut s'arracher tout en entraînant simplement de la matière élastomère superficielle adjacente. 35 5. Mise en oeuvre selon la revendication 4, caractérisée par ceci que l'on encastre un tissu à tissage lâche dans la surface 72 08425 12 2128821 de la couclie d'élastomère distincte à fixer sur le substrat par durcissement ou liaison adhésive. 60 Mise en oeuvre selon la revendication 4 ou 5» caractérisée par ceci que l'on encastre un tissu de fibres synthétiques et 5 fait de fils à multifilaments non-tordus, dans la surface de la couche d'élastomère distincte à fixer sur le substrat par durcissement ou liaison adhésive.