Brevet FR2632963A1 — publié le 19891222

PROCEDE DE COLLAGE DU CAOUTCHOUC SUR L'ALUMINIUM Cette invention est relative à un procédé de collage du caoutchouc sur l'aluminium; Dans ce qui suit, on entend par aluminium l'élément lui-même avec ses impuretés habituelles ainsi que ses alliages et par caoutchouc le caoutchouc naturel, les caoutchoucs synthétiques yulcanisables et leurs mélanges. Ces produits peuvent se présenter sous forme de feuilles minces, bandes, plats, pièces moulées de toute épaisseur. L'application de caoutchouc sur un substrat métallique tel que l'aluminium ou l'inverse est bien connue dans de nombreux secteurs de l'industrie. On l'utilise, par exemple, pour la réalisation de bandages de roues, de bandes d'insonorisation, d'isolateurs de vibrations, de revêtements de réservoirs ou de cylindres pour l'impression offset, de glissières de vitres de voitures, de blocs aimantés destinés à la fermeture de portes, etc... L'intérêt d'une telle application vient du fait que le composite auquel elle aboutit possède à la fois les propriétés de résistance mécanique du métal et les propriétés élastiques etou d'inertie chimique du caoutchouc. Toutefois, pour que le composite développe pleinement ces propriétés, il faut que ses composants adhèrent parfaitement l'un à l'autre et que cette adhérence se maintienne dans le temps, quelle que soit la sévérité des contraintes auxquelles il sera soumis lors de son utilisation, telles que: forces importantes de traction, de compression, de cisaillement, température élevée, cycles thermiques rapides et de grande ampleur, milieux humides et corrosifs, etc... C'est là un des problèmes majeurs qui se pose aux fabricants de tels composites. Certes, des solutions ont été- proposées à ce jour. On peut citer, par exemple, l'utilisation d'un produit du commerce portant la marque "CHEMOSIL" sorte de laque qui est déposée à la surface de l'aluminium par pulvérisation puis cuite pendant 3 minutes à 200 C et 4 à 5 minutes à 160 C, opérations qui sont répétées pour donner un film de 5 1um d'épaisseur environ sur lequel est ensuite appliqué le caoutchouc. Outre son prix relativement élevé, ce produit a l'inconvénient d'émettre des vapeurs nocives lors de sa manipulation et de sa cuisson et de causer une gêne dans certains ateliers pour le personnel d'exploitation. Consciente de ces inconvénients et soucieuse de trouver une solution simple au problème de collage du caoutchouc sur l'alumJnium qui permette de mainte- nil inaltérée l'interface des composants quelle que soit la sévérité des contraintes auxquelles seront soumis les composites réalisés, la demanderes- se a cherché et mis au point un procédé caractérisé en ce que la surface de l'aluminium destinée à être mise en contact avec le caoutchouc est anodisée en milieu sulfurique puis traitée par une solution de silane mercaptan dans un solvant orgarnique puis séchée et appliquée à chaud sur le caoutchouc. Ainsi, l'invention comporte une succession d'étapes au cours desquelles la surface en aluminium sur laquelle va être appliquée le caoutchouc est d'abord dégraissée chimiquement puis anodisée en milieu sulfurique sous courant continu dans des conditions qui sont bien connues de l'homme de l 'art. Ces cronditions, dont certaines sont interdépendantes sont ajustées de manière à développer une couche d'oxyde d'épaisseur comprise de préférence entre 2 et 5 jum. La surface anodisée est ensuite soumise à l'action d'une solution de solvant organique contenant de préférence entre 1 et 5% en poids de silane mercaptan, cette action étant obtenue soit par pulvérisation de la solution sur la surface, soit par trempage de l'aluminium dans un bain formé par ladite solution. Parmi les silanes mercaptans, on utilise de préférence ceux qui ont pour formule générale HS(CH2)n-Si-(O R1)3 o n est compris entre 2 et 5 et RI est un groupement alkyl possédant 1 à 4 atomes de carbone et plus particu- lièrement celui o n=3 et R1 correspond au radical methyl-CH3. En ce qui concerne le séchage, il est effectué à l'air vers 100 C durant Je temps nécessaire pour faire évaporer complètement le solvant. Puis sur la surface d'aluminium ainsi traitée, on applique le composant caoutchouc lequel est mis en oeuvre tel quel. Cette application est faite à une température comprise entre 200 et 250 C pendant au moins 2 minutes simplement et, déposant le caoutchouc sur la couche atnodisée, et sanrs aucune pression si- ce n'est celle résultant du poids du' caoutchouc luimême. Il est évident qu'une telle application peut également être réalisée par coextrusiorn lorsque le composite exige une telle technique pour sa mise en forme. L'invention trouve son application dans la réalisation de tous les composi- tes al.umiriium-caoutchouc et notamment de ceux qui constituent les ensembles puui glissiéles de portes de voitures. Cette invention peut être illustrée à l'aide de l'exemple d'application suivant. On a réalisé des ensembles aluminium-caoutchouc pour glissières de vitres de voitures de la manière suivante: les pièces en aluminium du type 1050 suivant les normes de l'Aluminium Association ont été dégrais- Sées puis décapées à la soude de manière-à enlever une épaisseur de métal comprise entre 15 et 20 um, puis elles ont été anodisées sous courant continu en milieu sulfurique à une température comprise entre 42 et 43 C, les autres conditions de durée et- de densité de courant étant telles que l'épaisseur d'oxyde finale obtenue était voisine de 3 pm. Lesdites-pièces ont alors été trempées dans un bain de kérosène contenant 3% en poids de silanre de composition HS(CH2)3 Si(OCH3)3 de manière à former un film continu et mince puis sorties du bain et séchées pendant 10 minutes à 100 C. Le composant caoutchouc du type silicone a ensuite été appliqué sans pression et sans traitement particulier sur la surface d'aluminium ainsi obtenue pendant 3 minutes à 240 C. Les pièces composites ainsi réalisées ont été soumises à différents tests: 1. Test de pelage après un maintien pendant 7 jours à 80 C: on a observé une rupture cohésive c'est-à-dire que le caoutchouc casse alors que l'interface aluminium-caoutchouc reste intacte. 2. Tests de durabilité: ils ont été effectués de trois façons différentes application de 2 cycles thermiques comportant les étapes suivantes: 4 heures à 100WC- 4 h à 38 C- 16 h à -400C- 4 h à 38 C- 4 h à 100 C- 16 h à -40 C. marntien dans un brouillard salin contenant 5% de NaCI en poids pendant , heures najntieri pendant 72 h à 380C dans de 'air ayant ur, taux d'iun- dlt. dc 95%. Dans tous les cas, l'adhérence du composite n'a pas été altérée, la rupture du composite étant toujours coh)ésive. REVENDICATIONS I. Procédé de collage du caoutchouc sur l'aluminium caractérisé ern ce que la surface de 'aluminium destinée à être mise enr contact avec le caoutchouc est arnudisée enr milieu sulfurique puis traitée par une solutionr de si1 a]e mercaptan daas un suJvarat organique puis séchée et appliquée à-chaud sur le caoutclhuuc. 2. Procédé selun la revendication I caractérisé enr ce que la surface d'alumi- nium est préalablement dégraissée puis décapée à la soude. S. Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que l'anodisatior, s'effectue dans des condJt]{r,s électriques, de concentration d'acide, de température et de temps- permettant de développer un film d'oxyde o'une épaisseur comprise entre 2 et 5 pm. 4. Pr'Océdé selon la revendicationr,] caractérisé en ce que le silane mercaptan a pcu.r formule générale HS (CH2),,- Si -(OR1)3 o n est égal à 2 ou 3 et RI est un groupement aJky] possédart. I: 4 atomes de carbone. ú. Procédé selon la reverndicatieO, 4 caractérisé er. ce que le silane mercaptanr , a pur formule: HS(CH2)3 - Si - (OCH3)3. 6. Procédé selon la revendicaticn I.caractérisé en ce que la proportion de silane dans le solvant est comprise entre I et 5% en poids. 7. Procédé selon la reverndicativn I caractérisé ern ce que le traitement par la solution de si]anre s'eftectue par pulvérisation de ladite solution sur la surface de l'aluminium. B. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le traitement par la solution de silane s'effectue par trempage dans un bain de ladite solution.. 9. Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que le séchage s'ef- fectue au voisinage de l(]00C durant le temps nécessaire pour faire évaporer complètement le solvant. Ju. Procédé selon la revendicatior 1 caractérisé eni ce que l'application sur le caoutchouc s'effectue à une température comprise entre 200 et 250 C pendant au muins 2 minutes.