Brevet FR2545035A1 — publié le 19841102

La présente invention concerne une feuille flexible sans amiante et un joint constitué d'une telle feuille Plus par- ticulièrement, l'invention concerne une feuille flexible con- venant à la fabrication des joints notamment des joints pour culasse d'un moteur à combustion interne. Une telle matière est habituellement faite de fibres d' amiante comme ingrédient principal, de fibres de cellulose et de particules de sulfate de baryum (une charge résistant à l'huile) qui sont liées ensemble avec un liant qui est gé- néralement un polymère organique La matière est fabriquée avec une machine à papier classique, telle qu'une machine Fourdrinier et, en fait, on l'appelle souvent "papier d' amiante" Dans la fabrication des joints de culasse, on dé- roule de bobines deux longueurs de papier d'amiante (dont l'épaisseur est généralement comprise entre 0,3 et 1,3 mm) et, en plaçant entre elles une feuille de métal (par exemple du fer blanc) qui forme l'élément support du joint, on les fait passer entre des rouleaux qui mettent les deux feuilles de papier en contact avec la feuille de métal, par exemple en faisant pénétrer dans le papier de faibles rugosités de la feuille de métal A partir de la feuille composite ainsi for- mée, on découpe des flans à la forme désirée. L'invention fournit un papier qui n'est pas à base d' amiante mais qui possède les propriétés nécessaires à l'emploi dans des joints de culasse et en particulier la flexibilité et la résistance à la traction permettant de résister à la transformation en joints sans qu'il perde son intégrité et le pouvoir de réaliser une étanchéité non seulement vis-à- vis des gaz du cylindre, mais également vis-à-vis d'un antigel contenant de l'eau et vis-à-vis de l'huile De plus, il est souhaitable que le joint puisse facilement être séparé de la culasse lorsqu'on démonte la culasse du bloc de cylindres. La feuille flexible sans amiante de l'invention est préparée selon un procédé classique de fabrication du papier mais en utilisant une suspension aqueuse pour la fabrication du papier constituée d'ingrédients particuliers dans des proportions déterminées. Selon le procédé classique, on déshydrate progressive- ment une suspension aqueuse des divers ingrédients du papier sous forme d'une couche sur un transporteur permeable à l'eau puis on comprime et sèche la couche déshydratée La nouvelle suspension aqueuse pour la fabrication du papier employée dans le procédé de 1 'invention contient les ingrédients sui- vants dans les proportions indiquées en poids sec argile figuline 35-60 % fibres de cellulose 2-10 % liant polymère organique 5-20 % fibres de polyamide aromatique fibrillées 10-40 % L'argile figuline qu'on emploie à l'état cru est l'in- grédient assurant au papier fini sa cchésivité fondamentale combinée à la flexibilité De plus, sa présence contribue beaucoup à la formation d'une couche ayant une bonne "résis- tance à vert" sur le transporteur perméable à l'eau de la machine à papier. Le rôle des fibres de cellulose est principalement de contribuer à la formation d'une nappe sur le transporteur perméable à l'eau de la machine à papiero On emploie de fa- çon appropriée des fibres de cellulose ayant un degré d'égout- tage Schopper Riegler de 60-90 . Le liant polymère organique est de preférence un caout- chouc synthétique pour améliorer la flexibilité du papier fini Le caoutchouc synthétique est de préférence un caout- chouc nitrile, tel qu'un copolymère d Uacrylonitrile et de butadiène ayant de façon appropriée une teneur en butadiène de 25 à 75 % en poids Pour préparer le papier, on incorpore le caoutchouc synthétique sous une forme dispersée à la sus- pension aqueuse q'uon déshydrate progressivement, de façon pratique en utilisant un latex du commerce contenant un agent dispersant. Les fibres fibrillées de polyamide aromatique ou"aramide" contribuent à la formation d'une nappe, mais moins efficace- ment que les fibres de cellulose. Elles sont cependant bien supérieures aux fibres de cel- lulose par leur capacité de conférer une résistance mécanique à la température élevée ( 280-300 C) à laquelle le joint fini doit fonctionner Un aramide très approprié est le poly(p- benzamide) qu'on peut se procurer sous le nom de marque Kevlar Les fibres sont utilisées sous une forme fibrillée, 2545 C 0-5 c'est-à-dire avec des ramifications s'étendant à partir d'une tige principale et en raison de leur nature ramifiée, elles sont généralement sous forme de masses floconneuses ou de -"pulpes" de faible masse volumique apparente de l'ordre de 0,1 g/cm De préférence l'aramide constitue au moins 20 % du poids du papier et par conséquent au moins 20 % du poids des matières sèches de la suspension avec laquelle on fabri- que le papier. Les propriétés d'étanchéité vis-à-vis de l'eau du papier peuvent être améliorées-par incorporation d'une cire telle qu'une cire de paraffine, de façon appropriée à raison de 0,5 à 5 % du poids du papier. La masse volumique du papier produit est généralement comprise entre 800 et 1 500 kg/m L'invention est illustrée par l'exemple non limitatif suivant. EXEMPLE Cet exemple illustre la préparation d'un papier pour joint sans amiante à partir d'une suspension aqueuse dont les matières sèches constitutives sont les suivantes: % en poids sec fibres de celluloses 5 polyamide aromatique fibrillé 32 argile figuline 49 caoutchouc 13 cire 1 A Préparation de la suspension 1 On transforme de la pâte Lapponia (pâte au sulfate de bois tendre blanchie) sous forme d'une feuille en une suspen- sion aqueuse ayant une teneur en matières sèches d'environ 3 % en poids et on traite avec un raffineur à disques jusqu'à un degré d'égouttage Schopper Riegler de 800. 2 On ajoute la pâte de 1 ( 0,5 kg en poids sec) à 113,5 li- tres d'eau à 600 C dans une cuve de mélange et on agite éner- giquement la pâte diluée pendant une minute On ajoute ensui- te progressivement en agitant énergiquement: argile figuline 4,9 kg (passant à 91 % à travers un tamis de 5 pm d'ouverture) polyamide aromatique fibrillé: 160 litres d'une suspension aqueuse contenant 2 % en poids du produit vendu sous le nom de "Kevlar pulp"o émulsion paraffine/pétrolatum: (taille moyenne des particu- les 1 Mm) 100 g en poids sec dans 1 litre d'eau. Finalement on ajoute un latex aqueux de copolymère d'acrylo- nitrile-butadiène du commerce (p H 9,5-12; teneur en matières sèches 3034 %; teneur en acrylonitrile du copolymère 33 %) dilué avec 5 fois son volume d'eau. 3 On abaisse ensuite le p H de la suspension dans le mélan- geur à environ 4,5 par addition d'alun de papeterie (sulfate d'aluminium) Le liquide surnageant qui demeure lorsqu'on ar- rête l'agitation est limpide ce qui indique que les particu- les de caoutchouc dispersées du latex ont toutes été préci- pitées sur les fibres et les charges On ajoute ensuite de l'eau à 60 C pour porter le volume total de l'eau présente à 500 litreset on poursuit l'agitation pendant 3 minutes. B Préparation du papier On transforme la suspension de A ci-dessus en une feuil- le flexible de façon totalement classique en utilisant un agent floculant anionique classique constitué de polyacryla- mide et un agent antimousse sur une machine à papier Fourdri- nier à toile plane comme décrit aux chapitres 10 et 11 de "Paper and Board Manufacture" par Julius Grant, James H. Young et Barry G Watson (éditeurs; Technical Division, The British Paper and Board Industry Federation, Londres 1978). On déshydrate progressivement la suspension pendant son tra- jet sur le transporteur perméable à l'eau de la machine et on densifie la matière déshydratée par pressage entre des rou- leaux On sèche la feuille ainsi formée sur des cylindres chauffés, on calandre entre des rouleaux presseurs chauffés (température 130-150 C) et on enroule en bobines. Les propriétés de deux feuilles flexibles obtenues à partir de la suspension A sont les suivantes: Epaisseur mm 0,49 0,75 Masse surfacique g/m 2 598 720 Masse volumique kg/m 3 1220 960 Résistance à la traction direction machine M Pa 17,5 10,5 direction transversale Compression à 6, 89 M Pa Récupération après compression M Pa 14,9 % 9,5 % 70 8,8 25450 E 5 REVENDICATIONS 1 Feuille flexible sans amiante fabriquée par déshydra- tation sur un transporteur perméable à l'eau d'une couche d'une suspension aqueuse et compression et séchage de la cou- che déshydratée, caractérisée en ce que la suspension aqueuse employée contient les ingrédients suivants dans les propor- tions suivantes exprimées en poids sec argile figuline 35-60 % fibre de cellulose 2-10 % liant polymère organique 5-20 % fibres fibrillées de polyamide aromatique 10-40 % 2 Feuille flexible sans amiante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la suspension contient également une cire. 3 Joint caractérisé en ce qu'il est constitué d'une feuille flexible sans amiante selon l'une quelconque des revendications précédentes assujettie à un support métallique.