Brevet FR2523145A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne un procédé pour faire adhérer une couche de caoutchouc à un substrat en exerçant un allongement par étirage sur la couche de caoutchouc avant son application au substrat, de manière à obtenir une bonne adhérence au substrat de même qu'une bonne adhérence de la couche de caoutchouc à elle-même. De nombreux articles nécessitent un revêtement qui les protège de leur environnement Par exemple, on peut protéger des surfaces métalliques en les recouvrant d'une couche de revêtement, de manière à empêcher l'atta- que de leur surface par une action chimique, par oxydation ou d'une autre façon La technologie d'application de ces revêtements est bien connue et comprend l'application à partir d'une solution, l'application en mince membrane ou en mince feuille, habituellement avec une couche d'adhésif pour réaliser l'adhésion, ou bien l'application sous la forme d'une peinture Pour un certain nombre d'articles, l'application d'une couche de revêtement peut être diffi- cile à effectuer du fait de la situation de l'article dans une structure plus grande. La Demanderesse vient de découvrir un procédé pour faire adhérer une couche de caoutchouc à un substrat, procédé qui consiste à pratiquer un allongement par étirage de la feuille de caoutchouc avant son application au substrat, à appliquer la couche de caoutchouc allongée au substrat de manière enveloppante et à faire adhérer la couche de caoutchouc au substrat et à elle-même pour former un substrat couvert, avec une bonne adhérence de la couche de caoutchouc. Conformément à la présente invention, il est pro- posé un procédé pour faire adhérer une couche de caout- chouc à un substrat, ladite couche de caoutchouc contenant, en poids, environ 60 à environ 85 parties d'un polymère isobutylène-isoprène et environ 15 à environ 40 parties d'un polymère d'éthylène ayant une masse volumique d'en- viron 0,95 à environ 0,965 g/cm 3, pour un total de 100 parties de polymères, et, le cas échéant,d'environ 0,5 à environ 30 parties en poids d'une charge ou d'un pigment, ladite couche de caoutchouc étant exposée à un allonge- ment par étirage d'environ 50 à environ 300 % immédiate- ment avant son contact avec le substrat, à appliquer la couche de caoutchouc allongée au substrat et à faire adhérer la couche de caoutchouc au substrat et à elle- même. Le polymère isobutylène-isoprène que l'on utilise conformément à l'invention comme l'un des composants poly- mériques de la couche de caoutchouc peut être choisi entre un polymère contenant environ 97 à environ 99,5 % en poids d'isobutylène et environ 0,5 à environ 3 % en poids d'iso- prène ou un polymère isobutylène-isoprène contenant envi- ron 0,5 à environ 1,5 % en poids de chlore et environ 1,5 à environ 2,5 % en poids de brome, et renfermant environ à environ 99 % en poids d'isobutylène et environ 0,5 à environ 3 % en poids d'isoprène De tels polymères sont disponibles dans le commerce et ont un poids moléculaire, expriidé par la viscosité Mooney, d'environ 30 à environ 80 (ML 8 à 1000 C) Le polymère d'éthylène que l'on utilise conformément à l'invention comme autre composant polymérique de la couche de caoutchouc est un polyéthylène haute densité Le polyéthylène est bien connu et peut être obtenu sous forme de polymère basse densité ayant une masse volumique de 0,915 à environ 0,935 g/cm 3 et sous forme de polymère haute densité ayant une masse volumique d'environ 0,95 à environ 0,965 g/cm 3 Conformément à l'invention, on utilise seulement le polyéthylène haute densité et on détermine la densité du polyéthylène en utilisant la méthode ASTM D 1505. La charge ou le pigment que l'on peut utiliser dans la couche de caoutchouc peut être choisi parmi tous les noirs de carbone disponibles dans le commerce, y com- pris les noirs conduisant l'électricité, d'autres charges telles que l'aluminium en poudre, le carbonate de calcium et l'argile, et les pigments que l'on utilise dans l'in- dustrie du caoutchouc. On prépare la couche de caoutchouc par des opéra- tions de mélange bien connues dans le domaine du traite- ment des caoutchoucs synthétiques Dans un procédé que l'on utilise conformément à l'invention, le polyéthylène est chargé sur un malaxeur à caoutchouc à deux cylindres qui a été préalablement chauffé à environ 1401450 C,et il est malaxé jusqu'à ce qu'il se ramollisse et forme une bande sur les cylindres du malaxeur, ce qui prend habituellement 2 minutes environ Le caoutchouc isobutylène- isoprène, par exemple le produit Butyl PB-111 de la firme Polysar Limited, et le noir de carbone sont ensuite ajoutés au malaxeur et le malaxage est poursuivi jusqu'à l'obten- tion d'un mélange uniforme, ce qui prend d'ordinaire encore minutes Le mélange est retiré du malaxeur sous forme de bandes de la formulation Les divers malaxeurs internes peuvent aussi être utilisés de la manière connue pour la préparation de la couche de caoutchouc Des feuilles de la composition peuvent être préparées par exemple par passage dans une calandre ou dans une extrudeuse équipée d'une filière pour la formation de feuilles L'épaisseur des feuilles peut aller d'environ 0,1 à environ 5 mm, bien qu'on préconise généralement l'utilisation de feuilles qui ont une épaisseur d'environ 1 à environ 3 mm. Pour le revêtement général de pièces métalliques ou autres, on préconise l'utilisation, comme couche de caoutchouc, d'environ 70 à environ 85 parties en poids d'un polymère isobutylène-isoprène ou d'un polymère iso- butylène halogéné-isoprène, d'environ 15 à environ 30 par- ties en poids de polyéthylène et d'environ 0,5 à environ parties en poids de noir de carbone, de carbonate de calcium, d'argile ou de pigment Dans des applications électriques, par exemple pour des épissures de fils élec- triques, on préconise l'utilisation, comme couche de caoutchouc, d'environ 70 à environ 85 parties en poids d'un polymère isobutylène-isoprène ou d'un polymère iso- butylène halogéné-isoprène, d'environ 15 à environ 30 par- ties en poids de polyéthylène et d'environ 10 à environ parties en poids d'un noir de carbone conduisant l'électricité ou d'aluminium en poudre. On applique la composition de caoutchouc, sous forme de feuille, au substrat en l'exposant à un allon- gement par étirage et en l'appliquant au substrat dans l'état allongé, par exemple de façon enveloppante, et on fait adhérer la couche de caoutchouc au substrat et à elle-même Aucun chauffage ni aucune autre activation ne sont nécessaires La composition de caoutchouc avant l'allongement a une surface légèrement collante, et la surface peut porter une légère couche, par exemple de talc appliqué pour réduire l'état collant en surface - les feuilles de la composition de caoutchouc peuvent ensuite être enroulées sans problèmes d'auto-adhérence pendant l'entreposage La feuille de composition de caout- chouc est allongée par étirage dans une direction et la surface devient tot à fait collante On ignore la raison pour laquelle l'état collant se développe en surface au moment de l'allongement Lorsque la feuille est allongée, elle peut être aisément appliquée au substrat désiré et elle adhère à celui-ci et à elle-même à l'endroit o il y a chevauchement de la feuille sur elle-même L'adhérence au substrat est très rapide et au bout d'environ 8 à 12 heures, la feuille de caoutchouc appliquée a l'aspect d'une feuille soudée sur le substrat ou recouvrant celui- ci L'état collant qui se développe en surface au moment de l'allongement semble être en relation avec le degré d'allongement Il apparaît nécessaire de soumettre la feuille à un allongement d'au moins 3 nviron 50 % pour provoquer le développement de l'état collant en surface. Un allongement au-delà d'environ 300 % est indésirable, parce que la feuille peut se rompre On a trouvé qu'un allongement d'environ 75 à environ 150 % constituait avantageusement un équilibre optimal entre la nécessité de l'apparition d'un état collant en surface et la néces- sité de ne pas atteindre le point de rupture de la feuille. Le procédé de la présente invention peut être utilisé dans une grande variété d'applications Des pièces métalliques peuvent être facilement recouvertes d'une telle feuille de caoutchouc en vue de leur entre- posage ou pour des raisons liées à l'environnement; par exemple, un pylône métallique peut être recouvert de la sorte pour le protéger lorsqu'il est immergé dans l'eau. De petites réparations peuvent être effectuées sur des revêtements existants de pièces exposées, par exemple à la partie inférieure de véhicules automobiles, de camions ou d'autres véhicules similaires des manchons endommagés recouvrant les extrémités de barre d'accouple- ment ou les composants de direction à crémaillère peuvent être aisément réparés par revêtement avec la couche de caoutchouc de l'invention Le procédé de la présente in- vention peut être utilisé pour réparer des épissures électriques, notamment dans les régions froides Des mem- branes de caoutchouc sont fréquemment utilisées dans des réservoirs à liquide, des fosses d'entreposage ou des canaux de drainage la couche de caoutchouc peut être appliquée conformément à l'invention pour réaliser l'as- semblage de couches formées de ces membranes de caout- chouc. La présente invention est illustrée par les exemples suivants. Exemple 1 On a préparé des compositions de caoutchouc en mélangeant un caoutchouc butyle, du polyéthylène et du noir de carbone On a utilisé un malaxeur à caoutchouc à deux cylindres préalablement chauffés à environ 140 'C. Du polyéthylène haute densité de qualité 80060 de la firme Dow Chemical, ayant une masse volumique de 0,96 g/cm 3, a été chargé sur les cylindres du malaxeur et malaxé jus- qu'à ce qu'il ait fondu et formé une bande sur le cylindre du malaxeur La fusion et la formation d'une bande de polyéthylène a duré 2 minutes au terme desquelles le caoutchouc butyle et le noir de carbone ont été ajoutés, et le malaxage a été poursuivi Un mélange uniforme a été formé après une durée totale de malaxage de 7 minutes, la composition de caoutchouc ayant alors été détachée en feuille des cylindres du malaxeur et laissée au repos. 280 g de caoutchouc butyle PB-111 de la firme Polysar Limited contenant environ 99,3 % en poids d'isobutylène et environ 0,7 % en poids d'isoprène et ayant une visco- sité Mooney (ML 8 à 100 'C) d'environ 70, 70 g de poly- éthylène et environ 10 g de noir de carbone de qualité SAF (ASTM N 110) ont été utilisés pour produire la com- position de caoutchouc. La composition de caoutchouc a ensuite été trans- formée en feuille sous forme de bandes en la chargeant dans une extrudeuse à une seule vis équipée d'une filière pour feuille, en faisant fonctionner cette extrudeuse à une température d'environ 1750 C, pour obtenir des bandes d'environ 9 cm de largeur et d'environ 1,5 mm d'épaisseur. Exemple 2 Les bandes de composition de caoutchouc de l'exem- ple 1 ont été utilisées pour réparer le manchon du joint universel d'un véhicule automobile à traction avant Le manchon consiste en une pièce moulée recouvrant le joint universel pour le protéger de l'encrassement par des poussières de la route, etc, et son remplacement nécessite un démontage poussé de l'ensemble associé à la roue Le manchon avait été fissuré et présentait une petite déchi- rure à l'endroit de la fissure Une bande de la composi- tion de caoutchouc a été allongée d'environ 75 %, puis appliquée sur le manchon dans la région de la fissure - elle a adhéré correctement au manchon et à elle-même aux points de recouvrement et en 12 heures environ, elle a formé une surface uniforme obturant complètement la fis- sure. Exemple 3 La composition de caoutchouc de l'exemple 1 a été utilisée pour réparer les fissures dans des conduites à eau dans un véhicule automobile et dans une machine à laver le linge, par allongement d'environ 75 à 100 % et application sur le tuyau dans-la zone de la fissure La fuite d'eau par la fissure a été arrêtée immédiatement après application de la composition de caoutchouc Environ * 2 heures après l'application, la composition appliquée avait formé une couche uniforme sur le tuyau. Exemple 4 Un tuyau métallique a été enveloppé avec la com- position de caoutchouc de l'exemple 1 Lorsqu'une bande de la composition de caoutchouc a été allongée d'environ % avant son application au tuyau, il n'y a essentielle- ment pas eu-d'adhérence Lorsqu'une bande de la composi- tion de caoutchouc a été allongée d'environ 50 % et appli- quée au tuyau, une adhérence raisonnable au tuyau a été obtenue et les bandes appliquées ont formé lentement une couche uniforme sur le tuyau Lorsqu'une bande de la co-m- position de caoutchouc a été allongée d'environ 100 % et appliquée au tuyau, une excellente adhérence au tuyau a été réalisée et les bandes appliquées ont formé, en 12 heures environ, une couche uniforme sur le tuyau. L'immersion subséquente du tuyau revêtu pendant environ mois dans l'eau n'a provoqué aucune altération appa- rente de la composition de caoutchouc et le tuyau métal- lique n'a pas été affecté par l'immersion dans l'eau. Exemple 5 Lors de l'utilisation d'une membrane de caout- chouc comme garniture pour une rigole d'assèchement, on a appliqué la membrane sous forme de feuilles d'environ 2 mètres de largeur Chaque feuille a été posée de manière qu'elle soit attenante à la feuille précédente Une bande de la composition de caoutchouc de l'exemple 1 a été allongée d'environ 75 % et appliquée de manière à recou- vrir le joint entre deux feuilles attenantes de la mem- brane Une excellente adhérence aux feuilles constituant la membrane a été obtenue Pour améliorer davantage l'unité du joint, une bande de la composition de caoutchouc a été allongée d'environ 75 %, appliquée de manière à recouvrir le joint à l'endroit o les deux feuilles de la membrane sont attenantes, et on a fait passer un rouleau léger sur la région du joint on a obtenu une excellente adhérence. de la composition de caoutchouc aux feuilles constituant la membrane. Exemple 6 En utilisant un mélangeur interne à l'échelle du laboratoire, on a préparé les coagositions de caoutchouc indiquées sur le tableau suivant et on les a transformées en bandes d'environ 2,5 cm de largeur et 1,5 mm d'épaisseur Une bande de chaque composition a été éprouvée par revêtement d'une barre métallique Chaque bande a été allongée de 75 à 100 % et appliquée à la barre Une excellente adhérence à la barre a été obtenue et en 10 à 12 heures environ, la bande appliquée avait formé une couche essentiellement uniforme. Exemple 7 En utilisant le mode opératoire de l'exemple 6, on a préparé les compositions de caoutchouc indiquées sur le tableau suivant et on a produit des bandes d'environ 1,5 on de largeur et 1,5 mm d'épaisseur Un câble électrique comportant une gaine d'aluminium qui avait été rompue a été réparé par application des compositions de caoutchouc par allongement à environ 75-80 % avant l'application. Les caractéristiques de la gaine d'aluminium ont été essentiellement rétablies aux valeurs qu'elles avaient avant l'apparition de la rupture. Polymère butyle Polyéthylène Anti-oxydant Noir de carbone-1 Noir de carbone-2 Pigment Stéarate de calcium Aluminium en poudre Remarques: TABLEAU Exemple 6 70 30 0,05 0,05 7-u 0,05 Exemple 7 70 30 0,05 - - Même polymère butyle que celui qui a été utilisé di l'exemple 1. Même polyéthylène que celui qui a été utilisé dans l'exemple 1. Anti-oxydant IRGANOX 1010. Noir de carbone-1 Type ASTM N-110. Noir de carbone-2 Type conducteur ASTM N-4 Pigment Pigment orangé 13. ans 72. REVENDICATIONS 1 Procédé pour faire adhérer une couche de caoutchouc à un substrat, caractérisé en ce que ladite couche de caoutchouc contient, en poids, environ 60 à environ 85 parties d'un polymère isobutylène-isoprène et environ 15 à environ 40 parties d'un polymère d'éthy- lène ayant une masse volumique d'environ 0,95 à environ 0,965 g/cm 3, pour un total de 100 parties de polymère, et, le cas échéant, environ 0,5 à environ 30 parties en poids d'une charge ou d'un pigment, ladite couche de caout- chouc étant exposée à un allongement par étirage d'envi- ron 50 à environ 300 %, immédiatement avant son contact avec le substrat, la couche de caoutchouc allongée étant appliquée au substrat et amenée à adhérer au substrat et à elle-même. 2 Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le polymère isobutylène-isoprène est choisi entre un polymère qui contient environ 97 à envi- ron 99,5 % en poids d'isobutylène et environ 0,5 à envi- ron 3 % d'isoprène,et un polymère qui contient environ à environ 99 % en poids d'isobutylène, environ 0,5 à environ 3 % en poids d'isoprène et environ 0,5 à envi- ron 1,5 % en poids de chlore ou environ 1,5 à environ 2,5 % en poids de brome. 3 Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que la couche de caoutchouc contient environ à environ 85 parties dudit polymère isobutylène- isoprène, environ 15 à environ 30 parties de polyéthylène et environ 0,5 à environ 5 parties en poids de noir de carbone, de carbonate de calcium, d'argile ou de pigment. 4 Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que la couche de caoutchouc contient environ à environ 85 parties dudit polymère isobutylène- isoprène, environ 15 à environ 30 parties de polyéthylène et environ 10 à environ 30 parties en poids d'un noir de a 8 carbone conduisant l'électricité ou d'aluminium en poudre. Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que la couche de caoutchouc est exposée à un allongement par étirage d'environ 75 à environ 150 % avant son contact avec le substrat.