Brevet FR2467876A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne une compo- sition pour réaliser l'adhérence entre une matière élasto- mère et des métaux ferreux, et plus particulièrement une composition adhésive destinée à unir des mélanges de ma- tière élastomère et des cordelettes laitonnées de matière ferreuse, en particulier d'acier. On connaît diverses compositions adhési- ves destinées à unir des mélanges de matière élastomère et des matières ferreuses, plus particulièrement des cor- delettes laitonnées de matière ferreuse. Les compositions adhésives connues com- prennent des sels de métaux lourds, en particulier des sels dans lesquels l'ion métallique est choisi parmi le cobalt, le manganèse, le chrome et le nickel. Parmi les sels de métaux lourds, ceux qui sont actuellement considérés par les techniciens de ce domaine de la technique comme les meilleurs pour obtenir des valeurs de liaison suffisamment élevées entre les mé- langes de matière élastomère et les cordelettes laitonnées de matière ferreuse sont les sels de cobalt. Les sels de nickel sont considérés comme peu efficaces pour l'obtention de valeurs de liaison éle- vées entre les mélanges de matière élastomère et les cor- delettes laitonnées de matière ferreuse. Il est connu en outre que l'utilisation de sels métalliques pour réaliser l'adhérence entre des mélanges de matière élastomère et des cordelettes laiton- nées de matière ferreuse donne lieu à une union dont les caractéristiques de résistance mécanique diminuent dans le temps, en particulier en présence d'humidité et de chaleur, ce qui pose des problèmes importants quand les cordelettes de matière ferreuse, incluses dans un mélange de matière élastomère, forment des structures qui sont exposées à des conditions de travail rigoureuses comme dans le cas des pneumatiques d'automobiles. Pour résoudre le problème et éviter la diminution dans le temps de la résistance mécanique de la liaison entre les mélanges de matière élastomère et les cordelettes laitonnées de matière ferreuse, on a effectué de nombreuses expériences qui reposent sur la présence de cobalt dans le sel, et dans lesquelles on a fait varier les radicaux acides. Parmi les nombreux radicaux acides essayés pour les sels de cobalt, on connait ceux des acides rési- niques, des acides naphténiques et d'autres complexes, mais les sels de cobalt de ces acides présentent une di- minution dans le temps de la liaison entre les mélanges de matière élastomère et les cordelettes laitonnées de matière ferreuse en présence d'humidité et de chaleur qui reste parfois peu satisfaisante. Le but de la présente invention est de ré- duire au minimum la diminution dans le temps, en présence de chaleur et d'humidité, de la liaison entre des mélanges de matière élastomère et des cordelettes de matière ferreu- se et en particulier des cordelettes d'acier, en garantis- sant à cette liaison des valeurs élevées de résistance mécanique. La'présente invention a pour objet une composition assurant l'adhérence entre une matière élas- tomère et un métal ferreux, du type comprenant un sel organique d'un métal, composition caractérisée en ce que le sel organique de métal est un sel du nickel et de la colophane. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif. Dans le mode de rélisation le plus géné- ral d'une composition adhésive conforme à l'invention pour la liaison de mélangesd'une matière élastomère à un corps de matière ferreuse, et en particulier à une cor- delette de matière ferreuse, on envisage l'addition à un mélange de matière élastomère brute, contenant tous les additifs considérés comme appropriés à l'utilisation par- ticulière à laquelle l'objet formé avec ce mélange est destiné, d'un sel de nickel de la colophane, c'est-à-dire d'un sel constitué principalement d'abiétate de nickel, puisque la colophane naturelle, on le sait, est constituée à 98 % d'acide abiétique. On ajoute donc essentiellement au mélange de matière élastomère brute, comme additif, une substance répondant à la formule suivante H3C COO- I Ni CH3 'H H 3 2 Les pourcentages du sel de nickel et de colophane, ou plus particulièrement d'abiétate de nickel, ajouté au mélange de matière élastomère brute sont compris entre 1 et 10 %, de préférence entre 3 et 6 %, les pour- centages étant les quantités en poids de l'abiétate de nickel pour 100 parties en poids de la matière élastomère du mélange. Au mélange de matière élastomère brute contenant le sel de nickel et de colophane, on incorpore la matière métallique ferreuse, préalablement recouverte d'une couche de laiton, c'est-à-dire d'un alliage de cui- vre et de zinc, par exemple un certain nombre de cordon- nettes d'acier laitonées. L'incorporation de la matière métallique ferreuse au mélange brut de matière élastomère peut s'ef- fectuer de n'importe quelle manière connue en soi, et le tout est soumis à une vulcanisation au cours de laquelle, en plus de la réticulation de la matière élastomère, il se produit également l'adhésion ou la liaison entre ce- mélange de matière élastomère et cette matière [métallique laitonnée. On donnera à présent quelques exemples de la matière élastomère, des valeurs relatives de liaison entre le mélange de matière élastomère et les cordelettes métalliques laitonnées, soit aussitôt après la liaison soit après avoir soumis l'ensemble matière élastomère- cordelettes à l'action de la vapeur d'eau pendant un temps permettant de mettre en évidence les avantages pou- vant être obtenus grace à la solution conforme à l'inven- tion. EXEMPLES On prépare d'une manière connue des tech- niciens de ce domaine de la technique, un mélange ayant la composition suivante Parties en poids - Caoutchouc naturel ou polyisoprène 100 - Oxyde de zinc 10 - Acide stéarique 1 - Noir de Carbone 50 - Plastifiant 10 Anti-oxydant 1 - Silice 10 - Résine de liaison 4 - Accélérant 1 - Soufre 3 On ajoute au mélange ci-dessus, au cours de sa confection, le sel de nickel et de colophane à raison de 4 parties en poids. Avec ce mélange contenant le sel de nickel et de colophane dans la portion indiquée précédemment on prépare 2 échantillons constitués chacun d'un petit cylindre de mélange de matière élastomère d'un diamètre de 8 mm et d'une longueur de 12 mm (revêtu extérieurement d'une structure résistante), dans l'axe duquel se trouve une cordelette d'acier laitonné et en effectue la vulcani- sation de ces échantillons. Un de ces échantillons est ensuite placé pendant 8 heures dans une ambiance à 1201C en présence de vapeur d'eau. Les deux échantillons sont ensuite insérés dans un dynamomètre en soumettant la cordelette à une force agissant dans le sens de l'arrachage de la corde- lette du cylindre de matière élastomère vulcanisée. Les résultats des essais expérimentaux sont les suivants: 1) dans l'échantillon non soumis à l'action à chaud de la vapeur d'eau, l'arrachage de la cordelette se produit sous une charge de 490 N. 2) Dans l'échantillon soumis à l'action à chaud de la vapeur d'eau de la manière précédemment indi- quée, l'arrachage de la cordelette se produit sous une charge de 400 N. Pour montrer les avantages provenant de l'utilisation du sel de nickel et de colophane en ce qui concerne la liaison entre les mélanges de matière élasto- mère et les cordelettes métalliques laitonnées par rap- port à l'utilisation du sel de cobalt et de colophane, on prépare deux autres échantillons dans lesquels le mélange adopté pour le petit cylindre de matière élasto- mère est le même que celui dont la composition a été précédemment indiquée, à la différence qu'au lieu du sel de nickel et de colophane, on a ajouté le sel de cobalt et de colophane à raison de 4 parties en poids. On place ensuite un seul de ces échantil- lons pendant 8 heures dans une ambiance à 120C en pré- sence de vapeur d'eau. Ces deux échantillons sont insérés eux-aussi dans un dynamomètre soumettant la cordelette à une forme agissant dans le sens de l'arrachage de la cordelette du petit cylindre de matière élastomère vul- canisée. Les résultats des essais expérimentaux sont les suivants: a) dans l'échantillon non soumis à l'action à chaud de la vapeur d'eau, l'arrachage de la cordelette se produit encore sous une charge de 490 N. b) dans l'échantillon soumis à l'action à chaud de la va- peur d'eau, l'arrachage de la cordelette se produit sous une charge de 350 N. Ces exemples montrent clairement que la composition adhésive de l'invention permet d'atteindre les buts proposés. En effet, comme on le voit par la comparai- son entre les données de résistance mécanique, après l'intervention de l'action de la vapeur d'eau à haute tem- pérature,on a des valeurs plus élevées en utilisant le sel de nickel et de colophane qu'en utilisant le sel de cobalt et de colophane. En outre, ces résultats doivent être con- sidérés comme inattendus en ce que jusqu'à présent, les techniciens de ce domaine de la technique considéraient le nickel comme un ion métallique ne possédant pas en soi une aptitude particulière à conserver dans le temps les valeurs de résistance mécanique de la liaison, et cette opinion est contredite par les résultats expérimentaux qui précèdent. REVENDICATIONS 1.- Composition adhésive assurant l'adhé- rence entre des mélanges de matière élastomère et un mé- tal ferreux, du type comprenant un sel organique d'un métal, composition caractérisée en ce que ce sel organi- que d'un métal est un sel de nickel et de colophane. 2.- Composition adhésive assurant l'adhé- rence entre des mélanges de matière élastomère et un mé- tal ferreux suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le sel de nickel et de colophane est un consti- tuant du mélange de matière élastomère. 3.- Composition adhésive assurant l'adhéren- ce entre des mélanges de matière élastomère et un métal ferreux suivant l'une des revendications 1 et 2, caracté- risée en ce que le sel de nickel et de colophane est présent dans le mélange en une proportion comprise entre 1 et 10%. 4.- Composition adhésive assurant l'adhé- rence entre des mélanges de matière élastomère et un mé- tal ferreux suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le sel de nickel et de colophane est présent dans le mélange en une proportion qui est de préférence comprise entre 3 et 6%. 5.- Composition adhésive assurant l'adhé- rence entre des mélanges de matière élastomère et un métal ferreux suivantl'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisée en ce qu'un alliage de cuivre et de zinc est appliqué sur la surface de la matière ferreuse avec laquelle la matière élastomère est destinée à venir en contact. 6.- Composition adhésive assurant l'adhé- rence entre des mélanges de matière élastomère et un métal ferreux recouvert d'un alliage de cuivre et de zinc suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risésen ce que le mélange de matière élastomère a la com- position suivante: Parties en poids Caoutchouc naturel ou polyisoprène 100 Oxyde de zinc 10 Acide stéarique 1 Noir de carbone 50 Plastifiant 10 Antioxydant 1 Silice 10 Résine de liaison 4 Accélérateur 1 Soufre 3 Sel de nickel et de colophane 4.