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"PROCEDE POUR LA FABRICATION DE PRODUITS, PERMEABLES AUX LIQUI- @ DES AUX GAZ, EN CAOUTCHOUC ET SUBSTANCES ANALOQUES"
Le fait que le caoutchouc vulcanise se comporte, à. un haut degré, de façon indifférente vis à vis des influences des agents chimiques les plus divers, fait comprendre qu'on cherche toujours de s m @ens d'employer le caoutchouc partout où il faut compter avec un contactpermanent avec des agents de ce genre, par exemple pour le revêtement de récipients résistant aux acides, pour le revêtement de pales d'agitateurs, pour des conduites et analogues.' Mais l'emploi de caoutchouc parait tout particulièrement désirable, en raison des propriétés men- tionnées ci-dessus,
dans le domaine de la filtration.
Pour la fil trat ion, l'industrie chimique emploie à l'heure aotuelle, comme il est connu, ou bien desfiltres-pres- ses, tambours filtrants et analogue, où on emploie comme sur- face filtrante, en général, des tissus en coton,- ou bien des
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entonnoirs-filtres, dans lesquels la surface filtrante se compose de pierres-filtres, qui de leur côté consistent en une matière céramique ou en poudre de quartz agglutinée et analogue. Les toiles filtrantes mentionnées ci-dessus pré- sentent, comme le montre l'expérience, des inconvénients très s importants. C'est ainsi que leur usure, influencée par la natu- re, la concentration et la température de la solution à fil- trer, est toujours importante.
La conservation des toiles fil- trantesexige, par exemple pour lestisaus nitrés ou ayant subi un traitement approprié, employés en général pour la filtration dess aci de s, des dispositifs et des mesures de précaution spéciaux. En outre, la. nature de la matière filtran- te implique, en particulier lors de la filtration de préci- pités très fins, un colmatage graduel du filtre par suite de la pénétration du précipité dans les fibres du tissu, et par conséquent une diminution de la vitesse de filtration. Lors de la filtration de matières de très grande valeur, cet incon- vénient se fait encore sentir par le fait qu'on ne peut camp- ter sur un rendement quantitatif.
Le nettoyage de ces filtres est également rendu difficile par le phénomène mentionné ci- dessus, de même que l'élimination du gâteau de filtration est, pous desrésidus adhérant fortement à la fibre, difficile et incomplète. On a déjà bien essayé souvent d'obvier à cet inconvénient et d'utiliser les propriétés favorables, men- tionnées plus haut, du caoutchouc..C'est ainsi qu'on a essayé de remplacer les toiles filtrantes par des plaques poreuses en ébonite(ou caoutchouc durci),qu'on obtenait en imprégnant de la poussière ou des copeaux d'ébonite avec des solutions de caout- chouc contenant du soufre et renfermant les éléments constitutifs dans les mêmes proportions que celles correspondant à l'ébonite,- en les comprimant dans des moules appropriés,
et en soumettant la substance agglutinée à une vulcanisation. On a en outre déjà transformé des mélanges de latex et de soufre, par une conduite appropriée de l'opération de coagulation et par une vulcanisation @
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subséquente du coagulum sous l'eau, en plaque à pores micros- copiques analogues à de l'ébonite. Toutefois, les produits fabriqués de cette manière présentent l'inconvénient d'une grande fragilité, et en outre des plaques filtrantes de ce genre exigent la transformation des5 appareils de filtration existants* On connaît aussi, il est vrai, des filtres en caoutchouc à pores microscopiques,fabriqua s suivant le procé- dé mantionné en dernier lieu qui,
par suite de la faible quan- tité de soufre entrant dans le mélange, re stant tendres et peuvent ainsi être monté s directement dans les presses au lieu des telles filtrantes. Cependant, ces produits présentent à nouveau l'inconvénient qu'ils sont sujets à un vieillissement relativement rapide et qu'ils présentent une résistance mécani- que trop faible pour beaucoup d'usages. Ils possèdent en outre une faible élasticité, et peuvent par contre être déformés, relativement facilement, de façon permanente.
Si on choisit une addition de soufre si faible qu'on obtienne un produit ressem- blant à une toile, ce produit présente, déjà après un petit nom- bre de charges, les cannelures ou rainures existant dans le cadre de la presse, de sorte que la surface filtrante est réduite en elle-même. En outre, des poches sont la cause de plis et de crevasses, qui conduisent à une usure rapide.
On connait en outre un procédé permettant d'obte- nir du caoutchouc éponge à partir de latex, en caogulant ce dernier dans des conditions dans lesquelles il ee forme un coagulum poreux ou spongieux, et en maintenant, par vulcanisation du caoutchouc, le- pare- ainsi formés. La vulcanisation est réalisés à 1 état humide.
Des produits de ce genre ne conviennent toutefois pas en particulier pur la filtration, d'une part, par- ce que les pores sont la plupart du temps dispo bés sois forme de cellules et qu'il n'existe que peu de canaux continus, en- trant seul,-: en ligne de compte pour la filtration, et,d'autre part, parce que précisément ce caoutchouc éponge gonfle très fortement lors de l'absorption de liquide, contrairement au caoutchouc éponge ordinaire.
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Enfin, en connaît également le!, fabrication d'un cuit ar- tificiel perméable, qui est bave sur le fait qu' on mélenge une matière plastique,par exemple du caoutchouc crêpe rendu plas- tique par du solvent naphta, et qui peut contenir des .agents de vulcanisation appropries, avec une matière de remplissage fi- breuse etavec un agent produisant la formation de pores, de préférence de l'eau; cet agent de formation des pores est expulsé, en partie ou en totalité, après que la matière a été étalée à plat.mais avant la'solidification définitive de cette matière, produite par exemple par vulcanisation.
Le.s produits obtenub de cette manière n'ont toutefois qu'une perméabilité de l'ordre de grandeur du cuir ordinaire. On ne peut pas les considérer corme de s sulestances s perméable 5 dans le sens ordinaire de ce mot, et ils ne peuvent nullement entrer en ligne de compte, en par- ticulier pour la filtration, à cause de leur perméabilité com- plètement insuffisante pour le::;liquides.
La présente invention a pour but de fabriquer un filtre en caoutchouc, qui, en outre des propriétés avantageuses du caoutchouc au point de vue de son indifférence aux agents chimiques, et en outre de la perméabilité nécessaire pour la filtration, possède également de façon complète les propriétés élastiques d'un produit de vulcanisait on du caoutchouc.
L'invention consiste essentiellement dans la fabrica- tion d'un corps, qui se compose d'un liant compact, consistant principalement en caoutchouc ou en une substance analogue et constituant une phase cohérente, et d'une ou plusieurs matières de remplissage .incorporées dans ce liant, de telle manière que less particules de la matière de remplissage ne soient pas com- plè tement entouréess par le liant, maisque desintervalles capillaires restent libres entre la matière de remplissage et le liant, de telle sorte que les intervalles distincts communi- quent entre eux et forment de cette manière un système d'inter- valles capillaires, traversant de part en part tout le corps.
Pour arriver à desproduits de ce genre, on ajoute,
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conformément à l'invention, à une dispersion aqueuse naturelle ou artificielle de caoutchouc non mastiqué ou de substances analogues au caoutchouc non mastiqué ,-par exemple du balata ou gutta-percha,par exemple du latex de caoutchouc, renfer- mant des agents de vulcanisât ion, pa r exemple du soufre, de s accélérateurs et des produits activants,- des matièresde remplis sage pulvérulentesou, de façon générale,à l'état di- visé ou aussi sous tonne de fibres, qui se caractérisent principalement par le fait qu'elles se laissent difficilement mouiller et possèdent une surface aussi irrégulière que pos- sible, par exemple crevassée,- ou de,5 matières de remplissage qui présentent,
vis à vis de dispersions aqueuses de caoutchouc ou de substances analogues, une adsorption négative, c'est à dire adsorbent de préférence l'eau à leur -surface,- dans certains cas ces deux genres de substances,- et des substances , qui transforment la dispersion ou le mélange, immédiatement ou après un traitement ultérieur appropria, en un coagulum homogè- ne et cohérent.
Il est particulièrement avantageux d'employer des substances qui, dans les quantités employées, produisent, immédiatement après leur addition,pon pa à froid mais bien après le chauffage ,dans certains cas même après un repos prolongé, la coagulation de la dispersion, par exemple des sels de zincammonium ou un mélange d'agents énergiques de coagulation du latex, telsque des acides, par exemple de l'acide acétique, ou des sels, par exemple du chlorure de zinc, avec des substances protectrices, arrêtant de façon suffisamment forta leur action coagulatrice à la. température de l'addition, parexempledes selsde sodium d'acides ulfuniques aromati- ques, par exemple de leucanol ou tamol.
La dispersion est, par des mélanges de ce genre d'une substance protectrice et d'un agent de coagulation,pour une' déterminatim correcte de ces éléments, transformée seulement à chaud en un gel.
Le mélange de l'agent coagulant et de la bubstance protectrice, avant leur introduction dans la dispersion, présente l'aventa-
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ge que, lorsdu mélange, il ne peut se produire desac cumu- lationa d'acide dans la dispersion sans qu'il existe également des quantités appropriées de la substance protectrice. Dans des cas où les substances protectrices et l'agent coagulant peuvent agir l'un sur l'autre en solution, par exemple lors de l'utili- sation de caséine comme substance protectrice vis à vis d'acide acétique, on ajoutera toutefois' d'abord la substance protectrice à la dispersion et ensuite seulement 1'agent coagulant.
Lors de l'utilisation d'acides comme agents coagulants, or. peut également utiliser des substances-tampons pour refouler l'action de coagulation, par exemple de l'acétate de sooium lors de l'uti- lisation d'acide acétique.
Comme matières de remplissage appropriées, on peut citer par exemple du gel de silice, divers charbons connus pour leurs propriétés adsorbante s, defibres végétaleshydrofuges, de la poudre d'ébonite ou de l'ébonite à poresmicroscopiques mou- lue ; en particulier on peut utiliser avantageusement des déchets d'ébonite à pores microscopiques, dans le procédé suivant l'in- vention. Ce qui détermine l'aptittde d'une matière à être utili- sée comme substance de remplissage dans le sens du procédé, ce n'est pas sa propriété de se laisser mouiller, lorsqu'elle exis- te en morceaux assez grands, mais sa propriété de se laisser mouiller à l'état divisé, propriété qui ne concorde pas toujours avec la première.
C'est ain si, par exemple, que du caoutchouc à pores microscopiques, sous forme de prodiits d'assez grandes dimensions, absorbe avidement l'eau et parait par suite'bien mouillable, tandis qu'à l'état pulvérulent il s'oppose opiniâtre.-' ment à se laisser mouiller. Le gel de silice, par exemple, se oanponte de façon analogue . Par l'addition de colloïdesappro- priés ,par exemple de verre soluble, de gomme arabique et ana- logues, on peut communiquer à la dispersion la consistance dé- sirable pour le procédé.
Dans le cas où l'on emploie deslatex végénataux, ceux-ci peuvent être fiais ou oonservés, de concentration natu-
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relle ou être dilués ou c oncentrés.
On amène les mélanges à la forme désirée, avantageusement par exemple sur des supports appropriés, tels que le verre, des tissus de différents genres, du carton et analogues,par exem- ple en déversantou en étalantcesmélanges, eton lescoagule, par exemple par une élévation de la température, jusqu'à ce qu'il se forme une masse bien cohérente. On vulcanise le produit ainsi obtenu, de préférence anas l'eau ou la vapeur d'eau, dans des conditions qui empéchentune élimination d'eau à partis de la masse et qui permettent de Maintenir la texture, qui est propre à la masse coagulée, jusqu'à ce que le caoutchouc ou la substance analogue ai caoutchouc soit définitivement solidifié par la vulcanisation, ainsi que dans des conditions, qui ne permettent pas un boursouflement par la formation de vapeur d'eau.
Le pro- duit obtenu après la vulcanisa fiai présente un grand nombre d'in- tervalles capillaires et conserve sa perméabilité non modifiée, même à l'état sec.
La formation des intervalles capillaires peut, lors de l'utilisation de matières de remplissage de forme irrégulière, se laissant difficilement mouiller, se comprendre par le fait que cematières s ne sont pasentouras de toutesparts p ar le mélange servant de liant. Par suite de l'adsorption d'air par les matières de remplissage, il reste,entre celles-ci et le mélan- ge de caoutchouc, des vides capillaires, qui sont encore accrus par la coagulation , au cours de laquelle la phase de coagula- . tion, contenue dans la dispersion, fait prise en se contractant, comme il est connu.
Dans le cas de matières de remplissage po- reuses, les conduits contenus dans celles-ci contribuent encore à la perméabilité duroduit. De petitesbulles d'air peuvent, @ dans certaines conditions, s' échapper des matières de remplis- sage poreuses, au cours du procédé, et rester en suspension dans la matière* De tels vides dans le produit fini n'ont rien à voir avec le principe de l'invention, mais ne constituent que des' gênes se produisant parfois, mais ne nuisant toutefois pas à la possibilité d'utilisation du produit.
Si on emploie des
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substances possédant une adsorption négative) les gaines ou enveloppes d'eau, se formant à leur surface, restent en tota- lité ou en partie jusqu' à la fin de la vulcanisati ai et donnent alors lieu , dans le produit vulcanisé devenu solide, après son séchage, à la formation d'espaces vides correspondants.
Si on emploie, comme matière de remplissage, de l' ébonite poreuse ou compacte divisée, et, comme liant, un mélange de caoutchouc avec une teneur en soufre correspondant à de l'ébonite, on obtient une matière perméable, consistant entièrement en ébonite, qui peut être utilisée avantageusement pour beaucoup d'usages.
Il a été constaté qu'il est avantageux, pour beau- coup d'usages, par exemple lorsqu'on veut fabriquer des pro- duits plus rigides, de choisir une teneur en soufre dans le mélange plus élevée que celle qui serait nécessaire pour ob- tenir un bon produit de vulcanisation dans le sens de la tech- nique du caoutchouc. Dans le cas de la vulcanisation sous l'eau, il n'est pas nécessaire d'ajouter au mélange desaccé- lérateurs, dans le cas où on emploie ceux-ci, mais ils peuvent , pour autant qu'ils sont solubles dans l'eau, être dissous dans l'eau.
On peut régler la perméabilité du filtre par la durée du chauffage lorsde la coagulation etpar la pression régnant pendant la vulcanisation, en ce que, pour une durée de chauf- fage plus longue et une pression plusélevée de vulcanisation, la perméabilité diminue, en particulier lorsqu'il se produit en même temps une vaporisation partielle de l'eau contenue dans le mélange. fin peut également régler la perméabilité en soumettant les feuilles coagulées, avant la vulcanisation, à une opération de laminage. Elle est ainsi accrue par une conduite convenable de l'opération.
1 -On a joute ta, 10 kg d'un produit de concen- tration de latex, d'une teneur à sec de 75% (revertex).
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1875 de,poussière d'ébonite avec une teneur en soufre de 35%, 37,5" d'oxyde de zinc (cadox) 18,5" de vulcazite P,
37,5" de thiuram, 150 ' de soufre,
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1800 cm3 d'une solution bi-noxnale de AzH4Cl.
On verse le mélange sur des plaques en verre et on chauffe à environ 80 ,de sorte qu'il seproduit une coagulation. Rn abandonnant le mélange à cette température pendant une durée
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d'environ dix minutes, les plaques de mélange sontfsuffisao#nt solidifiées, pour pouvoir être ensuite vulcanisées à une pres- sion effective de 3 ,5 atm pendant 3/4 d'heure, sous l'eau.
Exemple ¯2 - On ajoute, à 10 kg d'un produit de concentra- tion de latex, d'une teneur à sec de 75 % (revertex), 1875 g de pou ssière fine de caoutchouc à pores microscopiques avec une'teneur en soufre de 35 %, - .
37,5" d'oxyde de zinc (cadox), I8,5" de vulcazite P,
37,5" de thiuram,
150 " de soufre,
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1800 cm3 d'une solution bi-nonnale de -AzH4cl.
On applique la masse sur un tissu imprégné, au moyen
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d'un appareil d'etendage approprie, os la fait passer à travers une chambre de séchage, dan laquelle on effectue la coagulation et une vaporisation partielle appropriée de l'eau. On enroule ensuite le tissu, avec la couche de caoutchouc se trouvant sur. celui-ci, sur un tambour approprié; on le place ainsi dans la chaudière de vulcanisa fiai et on vulcanise, à une pression effec- tive de 3,5 atmosphères, pendant 3/4 d'heure, dansde la vapeur saturée.
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Exemple. 3- On prooède conffie ddns l'exemple I, avec la différence qu'au lieu de poussière d'ébunite, on emploie la même quantité en poids de pous ",1ère de coke.
Exemple 4 On a préparé un mélange de base, en malaxant un produit pâteux de:
5 kg de cadox (ZnO)
2 kg de soufre
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1 kg de thiur#n, avec 8 kg d'eau, et en l'incorporant à 130 kg de latex de caoutchouc cllcentré(revertex), avec une teneur en caoutchouc de one kg.
On dilue 10 kg de ce mélange de base aveo 2 kg d'eau et
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on mélange avec un produit pâteux de I9 7I k; de poussi ère
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d'ébonite à pores microscopiques, pulvérisée, avec 1,71 kg d'eau.
On y ajoute un mélange de 4 kg d'acide acétique nonnal, ave c , 2 kg d'une solution de tamol à 20%, qui a été additionnée de la quantité de lessive de soude nécessaire à la neutralisation. Il se forme une pâte épaisse, qu'on coule sur desplaques en verre et qu'on chauffependant 25-30 minutes environ à 80 C.
Le coagulum fonné, en tablettes, estlavé pendant quelques minutes dans de l'eau et est vulcanisé ensuite pendant 1 1/4 heure à une pression effective de 3,5 atmosphères sous l'eau. temple 5 - On procède comme dans l'exemple 4, avec la différence qu'au lieu du mélange d'acide acétique et de la solution de tamol, ajouté en dernier lieu, on ajoute un mélange de
3 kg d'acide formique bi-normal ,et
6 kg d'une solution de tamol neutralisée, à 20 %.
Exemple 6- On procède conne dans l'exemple 4, mais, au lieu du mélange, ajouté en damier lieu, d'acide acétique et de tamol, on ajoute un mélange de 2 kg de leucanol, à 25% environ, neutralisé par de la lessive de potasse, de 1 kg d'acide acéti- que et de 1 kg. d' e au. temple 7 - On ajoute, à 10 kg du mélange de base, men- tionné dans l'exemple 4,2 kg d'une solution de caséine à 10 % et 10 kg d'eau';
on amène ensuite, à l'état de produit pâteux,
2,05 kg de poussière d'ébonite à pores microscopiques, avec
2,05 kg d'eau,, on malaxe et on ajoute cette pâte au premier mé- lange, âpre s quoi on additionne le mélange de 4 kg d'acide acéti- que normal.
La pâte épaisse ainsi obtenue est traitée ensuite comme dans l'exemple 4. exemple 8- On procède comme dans s l' exemple 7, avec la différence qu' à la fin de l'opération, au lieu de 4 kg d'acide acétique normal, on ajoute la même quantité d'acide formique normal.
Exemple 9 - On procède comme dansl'exemple 7, mais l' addition des4 kg d'acide acétique mormal est remplacée par
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une addition de 4 kg d'acide chlorhydrique normal.
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Ji:x8mple 10 -On procède coi;me dans l'exemple 7, mais avec 4 kg d'acide sulfurique nolmal au lieu des -4 kg d acide acéti- que normal.
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exemple II - On mélange 13,8 kg du mélange de base, men- tionné dans l'exemple 4, avec 2,5 kg d'ébonite à pores micros- copiquepulvérisée, qui a été amenés à l'état de pâte avec 2,5 kg
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g' eau; on ajoute ensuite T,8 litre d'une solution de chlorure d'am-noi-iium bi-normale.
Le mélange formé est, comme dans l'exemple 4, coula sur des plaques en verre et traité ultérieurement.
Exemple 12 - On mélange 13,8 kg du mêlant de base, men- tionné dans l'exemple 4, avec 2,5 kg de poudre d'amiante, qui a été amenée à 1 état de pâte avec 55 kg d'eau; en ajoute ensuite
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2,52 litres d'une solution de claoru,,3 douln-onium bl-no:rmale.
Le mélange formé est, comme dansl'exemple 4, coulésur des plaquess en ve rre etraité ul té ri e urelilen t. exemple 13 - On procède comme dans l'exemple 12, en remplaçant la poudre d'amiante par de la poudre de velours.
Les produits, pouvant être obtenue par le procédé suivant l'invention, sont susceptibles de recevoir les modifications les plus différentes, et l'homme du métier peut faire varier à volonté les propriétés entre de,-; limite;, étendues, par exemple
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en utilisant de la poussière de caoutchouc à pores microscüpicpes de teneurs différentes en soufre ou en utilisant d'autres ma- tières de remplissais et agents de coagulation ou en faisant va-
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rier la nature Qt les proportion,, de l'agent de vulcanisatia' et de 1 aeeélérate=, ou en employant des dispersions de concentrations différentes de caoutch oac ou substances analogues au caput- chouc.
Les produits à base de caoutchouc, s fabriqués par le procédé suivant l'invention, diffèrent des matières à base de
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caoutchouc poreuses, obtenues par bourboufleriient, par une fines- se notablement plus grande de, e)d,Ces vides, ainsi que par une dis-DOoition de ceux-ci qui est . notablement plus favorable, en /
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particulier pour la perméabilité aux liquidas et aux gaz. Alors
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que ces espace s vides, dans du caoutchOlC b alrsouf1é, sont souvent disposés à la manière de cellules et ne présentent par
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suite aucune utilité pour la Ultration, par exemple, ces espaces vides se forment, dans les produits obtenus par le procédé suivant l'invention, comme intervalles capillaires.
Les produits obtenus par le procédé suivant l'invention se différencient des matières à base de caoutchouc à poresmicroscopiques par une résistance mécanique plus grande, une résistance plus grande au décl1irage , une déformation permanente plus faible après allongement, un
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meilleur vieillissement, c'est à dire une oxydabilité plus faible, ainsi qu'une élasticité et une compressibilité plus grandes.
La résistance mécanique plus élevée est compréhensible,
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en ce que, dans les matières en caoutchouc à pore zczicroseo- piques, la totalité de la masse e st traversée uniformément par des pores infiniment petits et est ainsi affaiblie, tandis que, dans les corps fabriqués conformément à l'invention, un squelette de caoutchouc très fortement divisé, mais cohérent et compact en lui-même et par suite solide, donne de la solidité à tout le systeème. Les matières 03 remplis sage sont, comme on
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peut s'en rendre compte au microscope, incorporéeS. de façon lâche dans ce squelette.
On obtient une image, à une échelle fortement agrandie, de la disposition des parti cale desmatières de rem- plissage au sein du liant, en se représentant par exemple une noix, dont l'amande est attachée,par ses saillies les plus ex- térieures à son écorce. Dans cette repré mutation, l'amande constituerait les particules de matière ce remplissage, et
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l' 3corce constituerait le liant. Cette iillage est imparfaite en ce que le liant, dans les systèmes préparés conformément à l'in- vention, 'n'entoure pas couiplé tarnerzt les particules 'de m7, t lè- rê de remplissage . Les gaines d'air, autour des différentes par- ticules de matière de remplissage, cornmuniq nt au contraire en- tre elles.
Les produits fabriqués conformément à l'invention se distinguent égalernsnt des masses en caoutci uc à pares micros- copiques par une vulcanisation plus parfaite, étant donné que,
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dans les derniers, la fraction de soufre, pouvant êtriextrai- te au mqßen d'acétone, est notablement ± plu grande* Des masses poreuses, obtenues en recouvrant de l'ébonite divisée au moyen d'un mélange d'ébonite, en comprimant et en vulcanisant, les corps, obtenus par le présent procédé diffèrent également, entre autres, par une fragilité notablement plus faible..
Des masses poreuses, qu'on obtient en coagulant','
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du latex en produits résiualaire et en vulcanisant ce=-,ci en maintenant la texture rJt.culaire, les produits suivant la présente invention se-différencient au point de vue de la tex- ture, en ceque, danslespremières, lesespaces videssont
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répartis unifarmJmS3nt à travers toute la masse, de façon analogue à ce qui est le cas dans les masses à pores micros- copiques . Desproduits coagulés réticulaires de ce genre ne conviennent pas du tout pour la filtration, non seulement
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à cause de leur faible résibtctnoe mécanique, mais surtout aus- si à cause de leur propriété de gonfler de façon extraordinai- rement grande lors de l'absorption d3 liquides.
Leur utilisa- tion est par suite exclue, par exemple pour des filtres-pres- ses. Ces enduits n'ont d'ailleurs pas été proposés ni employés pour la filtration.
Du produit poreux, désigné sous le nom de cuir ar-
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tific z 1 perméavle, :ui a 3té fabriqué à partir de nasses plastiques avec addition da matières de rei+iJli à s; ge fibreuses et d'uniquide donnant lieu à la fonilitizi de pores, par exemple par 1 incorporatio: de fibres humides dans un mëlcnge de caout- chouc -Irê¯De et de naphte, par -liminuti m totale ou partielle de l'eau et par vulcanisât! on, les produits fabriqués s confor- mément à l'invention se différencient par une perméabilité
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d'un ordre de grandeur complètement différent" Les cuirs ar- tificiels mentionnés doivent atteindre une perméabilité un
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peu sapéri. oure au double de celle du cuir de veau.
Des produits en caoutchouc ou analogues au caoutchoucs
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fabriqués ocnformànent à l'inventi,)n, peuvent être employés
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pour des usagess multiple s. Par suite de la réunion d'unegran- de résistance mécanique et d'une perméabilité extrêmement élevée; ils sont, par exemple, propres à être utilisés à la fabrication dès fonds perméables de machines de flottage ou) pour la constitution desdistributeurs d'air et analogues; ils es montrent aussi avantageux à un degré extrêmement élevé , en ce qu'ils permettent un passage d'air extrêmement uniforme ou taie répartition uniforme d'air.
Il est avantageux ,dans ce genre d'utilisation, de renforcer les produits en caoutchouc au moyen d'une armature, par exenple par un -treillis métallique incorporé à ces produits.
Bour beaucoup d'usages, il est nécessaire de fabriquer des corps perméablesd'une étendue si grande qu' il est inévi- table, pour des raisons techniques, de les composer de plu- sieurs pièces. Il a été constaté qu'il est avantageux, dans de tels oas, de réunir les différentes parties, avant la vul- oanisation, par le même mélange que celui qui sert à la fabri- oation des corps perméables eux-mêmes, ou par un mélange ana- logue. Si,par exemple, on veut réunir plusieurs petites pla- ques pour en composer unegrande, il est recommandable non seulement de couler ce mélange dans le s joints entre les plaques juxtaposées étroitemmt entre-elle s, mais encore de verser une bande,
par exemple large de plusieurs centimètres, du mélange de latex par dessus le joint, etde l'y solidifier par chauffage, par exemple en la traitant avec un corps ohaud, par exemple un fer à repasser amené à une température déterminée.On obtient de cette manière une bonne réunion, sans qu' il soit nécessaire d'incorporer un mastic' consistant en matières étrangères.
Il a en outre été constaté qu'il est utile de ren- forcer les endroits qui sont soumis à des efforts mécaniques particuliers, par exemple, dans des filtres, le.; bords qui doivent être serrés dans l'appareil de filtration, par exem- ple en les recouvrant de bandesde toile ou de bandess com- pactes de caoutchouc tendre.
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"PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF PRODUCTS, PERMEABLE TO LIQUI- @ DES TO GAS, RUBBER AND ANALOUS SUBSTANCES"
The fact that the vulcanized rubber behaves, to. a high degree, indifferent to the influences of the most diverse chemical agents, makes it clear that we are always seeking sm @ens to use rubber wherever it is necessary to reckon with a permanent contact with agents of this kind, eg for coating acid-resistant vessels, for coating agitator blades, for pipes and the like. However, the use of rubber appears to be particularly desirable, owing to the properties mentioned above,
in the field of filtration.
For the filtration, the chemical industry employs daily, as is known, or presses, filter drums and the like, where the filtering surface is generally employed. cotton, - or many
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filter funnels, in which the filter surface consists of filter stones, which in turn consist of ceramic material or agglutinated quartz powder and the like. The above-mentioned filter cloths have, as experience shows, very significant drawbacks. Thus, their wear, influenced by the nature, the concentration and the temperature of the solution to be filtered, is always important.
The conservation of filter cloths requires, for example for nitrated or appropriately treated liquids, generally employed for filtering aci s, special devices and precautionary measures. In addition, the. nature of the filter material implies, in particular during the filtration of very fine precipitates, a gradual clogging of the filter as a result of the penetration of the precipitate into the fibers of the fabric, and consequently a reduction in the filtration speed . When filtering very high value materials this disadvantage is further felt by the fact that one cannot assume a quantitative yield.
The cleaning of these filters is also made difficult by the phenomenon mentioned above, just as the removal of the filter cake is, with the residue strongly adhering to the fiber, difficult and incomplete. We have already often tried to obviate this drawback and use the favorable properties, mentioned above, of rubber. This is how we tried to replace filter cloths with porous ebonite plates. (or hard rubber), which was obtained by impregnating dust or ebonite shavings with rubber solutions containing sulfur and containing the constituent elements in the same proportions as those corresponding to ebonite, - by compressing them in suitable molds,
and subjecting the agglutinated substance to vulcanization. In addition, mixtures of latex and sulfur have already been transformed by appropriate conduct of the coagulation process and by vulcanization.
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of the coagulum under water, in a plaque with microscopic pores similar to ebonite. However, the products produced in this way have the disadvantage of great brittleness, and furthermore filter plates of this kind require the conversion of existing filtration apparatuses. It is also known, it is true, rubber pore filters. microscopic, manufactured according to the last procedure which,
due to the small amount of sulfur entering the mixture, it remains soft and can thus be mounted directly in the presses instead of such filters. However, these products again have the disadvantage that they are subject to relatively rapid aging and that they have too low a mechanical strength for many uses. They also have low elasticity, and on the other hand can be deformed, relatively easily, permanently.
If we choose an addition of sulfur so low that we obtain a product resembling a fabric, this product already presents, after a small number of charges, the grooves or grooves existing in the frame of the press, so that the filtering surface is itself reduced. In addition, pockets are the cause of creases and crevices, which lead to rapid wear.
Furthermore, a process is known for obtaining sponge rubber from latex, by coagulating the latter under conditions in which it forms a porous or spongy coagulum, and maintaining, by vulcanization of the rubber, the latex. - thus formed. Vulcanization is carried out in a wet state.
However, products of this kind are not particularly suitable for filtration, on the one hand, because the pores are most of the time arranged in the form of cells and there are only a few continuous channels, entering alone, -: taken into account for filtration, and on the other hand, because precisely this sponge rubber swells very strongly when absorbing liquid, unlike ordinary sponge rubber.
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Finally, the manufacture of a permeable artificial fired is also known, which is slurred by the fact that a plastic material is mixed, for example crepe rubber made plastic by solvent naphtha, and which may contain suitable vulcanizing agents, with a fibrous filler and with a pore forming agent, preferably water; this pore-forming agent is expelled, in part or in whole, after the material has been laid flat, but before the final solidification of this material, produced for example by vulcanization.
The products obtained in this way, however, only have a permeability of the order of magnitude of ordinary leather. They cannot be considered as permeable sulestances 5 in the ordinary sense of the word, and they cannot be taken into account in any way, especially for filtration, because of their completely insufficient permeability. the ::; liquids.
The object of the present invention is to manufacture a rubber filter which, in addition to the advantageous properties of rubber from the point of view of its indifference to chemical agents, and in addition to the necessary permeability for filtration, also completely possesses the properties of rubber. elastic properties of a rubber vulcanizing product.
The invention essentially consists in the manufacture of a body, which consists of a compact binder, consisting mainly of rubber or the like and constituting a coherent phase, and of one or more incorporated fillers. in this binder, so that the particles of the filler material are not completely surrounded by the binder, but capillary gaps remain free between the filler and the binder, so that the distinct gaps communicate. between them and in this way form a system of capillary intervals, passing right through the whole body.
To arrive at products of this kind, we add,
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according to the invention, to a natural or artificial aqueous dispersion of unmasticated rubber or substances similar to unmasticated rubber, -for example balata or gutta-percha, for example rubber latex, containing vulcanizing agents ion, for example sulfur, accelerators and activating products, - pulverulent filling materials or, in general, in the divided state or also in a ton of fibers, which are characterized mainly by the fact that they are difficult to wet and have a surface which is as irregular as possible, for example cracked, - or of, 5 fillers which present,
with respect to aqueous dispersions of rubber or similar substances, negative adsorption, i.e. preferentially adsorb water to their -surface, - in some cases these two kinds of substances, - and substances, which transform dispersing or mixing, immediately or after suitable further processing, into a homogeneous and cohesive coagulum.
It is particularly advantageous to employ substances which, in the quantities employed, produce, immediately after their addition, pon pa in the cold but well after heating, in some cases even after prolonged standing, coagulation of the dispersion, for example zincammonium salts or a mixture of strong latex coagulating agents, such as acids, for example acetic acid, or salts, for example zinc chloride, with protective substances, sufficiently stopping their coagulating action at the. addition temperature, eg sodium salts of aromatic ulfunic acids, eg leucanol or tamol.
The dispersion is, by mixtures of this kind of a protective substance and a coagulating agent, for a correct determination of these elements, transformed only under heat into a gel.
The mixture of the coagulating agent and the protective bubstance, before their introduction into the dispersion, presents the adventa-
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However, when mixing, no accumulation of acid can occur in the dispersion without adequate amounts of the protective substance also being present. In cases where the protective substances and the coagulating agent can act on each other in solution, for example when using casein as protective substance against acetic acid, it will however be added. first the dispersion protective substance and only then the coagulating agent.
When using acids as coagulating agents, gold. can also use buffer substances to suppress the coagulation action, for example sodium acetate when using acetic acid.
As suitable fillers, mention may be made, for example, of silica gel, various charcoals known for their adsorbent properties, water-repellent vegetable fibers, ebonite powder or molten poresmicroscopic ebonite; in particular, ebonite waste with microscopic pores can advantageously be used in the process according to the invention. What determines the suitability of a material to be used as a filler in the sense of the process is not its property of letting itself wet, when it exists in large enough pieces, but its property. property of letting itself wet in the divided state, a property which does not always agree with the first.
It is thus, for example, that rubber with microscopic pores, in the form of products of rather large dimensions, avidly absorbs water and consequently appears to be well wettable, while in the pulverulent state it s' stubbornly opposes to being wet. Silica gel, for example, spreads in a similar fashion. By the addition of suitable colloids, for example water glass, gum arabic and the like, the dispersion can be imparted to the consistency desirable for the process.
In the case where vegetal latex is used, these can be left or preserved, of natural concentration.
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or be diluted or concentrated.
The mixtures are brought into the desired shape, advantageously for example on suitable supports, such as glass, fabrics of different kinds, cardboard and the like, for example by pouring or spreading these mixtures, and coagulating them, for example by elevation. of temperature, until a coherent mass is formed. The product thus obtained is vulcanized, preferably without water or water vapor, under conditions which prevent an elimination of water from the mass and which make it possible to maintain the texture, which is specific to the coagulated mass, until the rubber or the rubber-like substance is definitively solidified by vulcanization, as well as under conditions, which do not allow blistering by the formation of water vapor.
The product obtained after vulcanization exhibits a large number of capillary intervals and retains its unmodified permeability, even in the dry state.
The formation of capillary gaps can, when using irregularly shaped fillers which are difficult to wet, can be understood by the fact that these materials are not completely surrounded by the mixture serving as binder. As a result of the air adsorption by the fillers, capillary voids remain between them and the rubber mixture, which are further increased by coagulation, during which the coagulation phase -. tion, contained in the dispersion, made by contracting, as it is known.
In the case of porous fillers, the conduits contained therein further contribute to the permeability of the product. Small air bubbles can, under certain conditions, escape from porous fillers during the process and remain suspended in the material. Such voids in the finished product have nothing to do with the principle of the invention, but are only 'inconvenience sometimes occurring, but not however affecting the possibility of use of the product.
If we use
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substances possessing a negative adsorption) the sheaths or envelopes of water, forming on their surface, remain in whole or in part until the end of the vulcanization ai and then give rise, in the vulcanized product which has become solid, after its drying, to the formation of corresponding empty spaces.
If one employs, as filler, porous or divided compact ebonite, and, as binder, a mixture of rubber with a sulfur content corresponding to ebonite, one obtains a permeable material, consisting entirely of ebonite, which can be used advantageously for many purposes.
It has been found that it is advantageous, for many uses, for example when it is desired to manufacture more rigid products, to choose a sulfur content in the mixture higher than that which would be necessary to ob - hold a good vulcanization product in the sense of rubber technique. In the case of underwater vulcanization, it is not necessary to add accelerators to the mixture, if these are employed, but they can, as long as they are soluble in the water. water, be dissolved in water.
The permeability of the filter can be controlled by the duration of heating during coagulation and by the pressure prevailing during vulcanization, in that, for a longer heating time and a higher vulcanization pressure, the permeability decreases, especially when At the same time there is partial vaporization of the water contained in the mixture. fin can also adjust the permeability by subjecting the coagulated sheets, prior to vulcanization, to a rolling operation. It is thus increased by proper conduct of the operation.
1-10 kg of a latex concentrate product, with a dry content of 75% (revertex) was added.
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1875 de, ebonite dust with a sulfur content of 35%, 37.5 "zinc oxide (cadox) 18.5" vulcazite P,
37.5 "of thiuram, 150 'of sulfur,
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1800 cm3 of a two-dimensional solution of AzH4Cl.
The mixture is poured onto glass plates and heated to about 80 so that coagulation occurs. Rn leaving the mixture at this temperature for a period
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After about ten minutes the mixing plates are sufficiently solidified, so that they can then be vulcanized at an effective pressure of 3.5 atm for 3/4 of an hour, under water.
Example ¯2 - To 10 kg of a latex concentrate product with a dry content of 75% (revertex) is added 1875 g of fine microscopic pore rubber powder with a content of sulfur 35%, -.
37.5 "of zinc oxide (cadox), I8.5" of vulcazite P,
37.5 "of thiuram,
150 "of sulfur,
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1800 cm3 of a bi-standard solution of -AzH4cl.
The mass is applied to an impregnated fabric, using
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with a suitable spreading device, os passes it through a drying chamber, in which the coagulation and suitable partial vaporization of the water is carried out. The fabric is then rolled up, with the rubber layer lying on. this one, on a suitable drum; it is thus placed in the vulcanizing boiler and it is vulcanized at an effective pressure of 3.5 atmospheres for 3/4 of an hour in saturated steam.
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Example. 3- We proceed conffie ddns Example I, with the difference that instead of ebunite dust, we use the same amount by weight of pous ", 1st coke.
Example 4 A basic mixture was prepared by kneading a pasty product of:
5 kg of cadox (ZnO)
2 kg of sulfur
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1 kg of thiur # n, with 8 kg of water, and incorporating it into 130 kg of concentrated rubber latex (revertex), with a rubber content of one kg.
10 kg of this base mixture are diluted with 2 kg of water and
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mixed with a pasty product of I9 7I k; of dust
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Ebonite with microscopic pores, powdered with 1.71 kg of water.
A mixture of 4 kg of normal acetic acid, with c, 2 kg of a 20% solution of tamol, which has been added to the quantity of sodium hydroxide necessary for the neutralization, is added thereto. A thick paste forms, which is poured onto glass plates and heated for about 25-30 minutes at 80 C.
The formed coagulum, in tablets, is washed for a few minutes in water and is then vulcanized for 11/4 hours at an effective pressure of 3.5 atmospheres under water. temple 5 - The procedure is as in Example 4, with the difference that instead of the mixture of acetic acid and the solution of tamol, added last, a mixture of
3 kg of bi-normal formic acid, and
6 kg of a 20% neutralized tamol solution.
Example 6- The procedure is as in Example 4, but, instead of the mixture, added in a checkerboard pattern, of acetic acid and tamol, a mixture of 2 kg of leucanol, at about 25%, neutralized with potash lye, 1 kg of acetic acid and 1 kg. from e to. temple 7 - To 10 kg of the base mixture mentioned in Example 4.2 kg of a 10% casein solution and 10 kg of water are added;
then, in the form of a pasty product,
2.05 kg of ebonite dust with microscopic pores, with
2.05 kg of water is kneaded and this paste is added to the first mixture, to which the mixture is added with 4 kg of normal acetic acid.
The thick paste thus obtained is then treated as in Example 4. Example 8- The procedure is as in Example 7, with the difference that at the end of the operation, instead of 4 kg of normal acetic acid , the same amount of normal formic acid is added.
Example 9 - The procedure is as in Example 7, but the addition of 4 kg of normal acetic acid is replaced by
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an addition of 4 kg of normal hydrochloric acid.
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Ji: x8mple 10 -We proceed as in Example 7, but with 4 kg of normal sulfuric acid instead of -4 kg of normal acetic acid.
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Example II - 13.8 kg of the base mixture, mentioned in Example 4, are mixed with 2.5 kg of powdered microscopic pore ebonite, which has been made into a paste with 2, 5 kg
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g water; then added T, 8 liters of a solution of bi-normal am-noi-iium chloride.
The mixture formed is, as in Example 4, poured onto glass plates and further processed.
Example 12 - 13.8 kg of the base mix, mentioned in Example 4, is mixed with 2.5 kg of asbestos powder, which has been made into a paste with 55 kg of water; then add some
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2.52 liters of a solution of claoru ,, 3 douln-onium bl-no: rmale.
The mixture formed is, as in Example 4, poured onto plates in ultra-processed glass. Example 13 - The procedure is as in Example 12, replacing the asbestos powder with velvet powder.
The products which can be obtained by the process according to the invention are capable of receiving the most different modifications, and a person skilled in the art can vary the properties at will between, -; limit ;, scopes, for example
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by using rubber dust with microscopic pores of different sulfur contents or by using other fillers and coagulating agents or by varying
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The nature of the vulcanizating agent and the alerate by the nature of the proportion, or by employing dispersions of different concentrations of rubber or caput-like substances.
Rubber-based products produced by the process according to the invention differ from rubber-based materials.
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porous rubber, obtained by bourboufleriient, by a noticeably larger fine- ise of, e) d, These voids, as well as by a dis-DOoition thereof which is. notably more favorable, in /
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particularly for the permeability to liquids and gases. So
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that these empty spaces, in soft rubber, are often arranged in the manner of cells and do not present
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therefore no use for Ultration, for example, these empty spaces are formed, in the products obtained by the process according to the invention, as capillary intervals.
The products obtained by the process according to the invention differ from the rubber-based materials with microscopic pores by a greater mechanical strength, a greater resistance to unwinding, a lower permanent deformation after elongation, a higher mechanical resistance.
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better aging, that is to say lower oxidability, as well as greater elasticity and compressibility.
The higher mechanical resistance is understandable,
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in that in zczicroseopic pore rubber materials the whole mass is uniformly traversed by infinitely small pores and thus weakened, while in bodies made in accordance with the invention a skeleton of very strongly divided rubber, but coherent and compact in itself and therefore strong, gives solidity to the whole system. The 03 contents are wise filled, as one
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can see this under the microscope, incorporatedS. loosely in this skeleton.
We obtain an image, on a greatly enlarged scale, of the arrangement of the parts of the filling materials within the binder, by representing, for example, a walnut, whose kernel is attached, by its outermost projections. to its bark. In this representation, the almond would constitute the particles of matter this filling, and
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the bark would constitute the binder. This binding is imperfect in that the binder, in systems prepared in accordance with the invention, does not sufficiently surround the particles of m7, and does not lightly fill. The air ducts around the various particles of filling material, on the contrary, communicate with each other.
The products produced in accordance with the invention are also distinguished from rubber masses with microscopic parts by a more perfect vulcanization, since,
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in the latter, the sulfur fraction, which can be extracted with acetone mqßen, is notably ± greater * Porous masses, obtained by covering divided ebonite with a mixture of ebonite, by compressing and in vulcanizing, the bodies obtained by the present process also differ, inter alia, in a notably lower brittleness.
Porous masses, obtained by coagulating ','
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latex into residual products and by vulcanizing this = -, here by maintaining the rJt.culaire texture, the products according to the present invention differ from the point of view of the texture, in that, in the first, the empty spaces are
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distributed uniformly through the whole mass, in a manner analogous to what is the case in masses with microscopic pores. Such reticular coagulated products are not at all suitable for filtration, not only
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on account of their low mechanical resistance, but above all also on account of their property of swelling in an extraordinarily great way upon absorption of liquids.
Their use is therefore excluded, for example for pressure filters. These coatings have not, moreover, been proposed or used for filtration.
Porous product, referred to as ar-
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tific z 1 perméavle,: ui has 3té made from plastic traps with the addition of rei materials + iJli to s; ge fibrous and uniquid giving rise to the fonilitizi of pores, for example by incorporatio: of wet fibers in a mixture of rubber -Irê¯De and naphtha, by total or partial -liminuti m of water and by vulcanisât! on, the products produced in accordance with the invention differ in their permeability
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of a completely different order of magnitude "The artificial leathers mentioned must achieve a permeability a maximum of
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little sapéri. double that of calfskin.
Products made of rubber or the like
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manufactured according to the invention, can be used
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for multiple uses. As a result of the combination of a great mechanical resistance and an extremely high permeability; they are, for example, suitable for use in the manufacture of permeable bottoms of floating machines or) for the constitution of air distributors and the like; they are also shown to be advantageous to an extremely high degree, in that they allow an extremely uniform air passage or even distribution of air.
It is advantageous, in this type of use, to reinforce the rubber products by means of a reinforcement, for example by a metal-mesh incorporated in these products.
For many uses it is necessary to fabricate permeable bodies of such a large area that it is inevitable, for technical reasons, to compose them in several parts. It has been found that it is advantageous, in such oas, to unite the different parts, before vul- oanization, by the same mixture as that which is used for the manufacture of the permeable bodies themselves, or by a analogous mixture. If, for example, you want to join together several small plates to compose a large one, it is advisable not only to pour this mixture into the joints between the closely juxtaposed plates between them, but also to pour a strip,
for example several centimeters wide, of the latex mixture over the joint, and of solidifying it there by heating, for example by treating it with a hot body, for example an iron brought to a determined temperature. a good meeting, without the need to incorporate a putty consisting of foreign matter.
It has also been found that it is useful to reinforce the places which are subjected to particular mechanical stresses, for example, in filters, the. edges which must be tightened in the filter apparatus, for example by covering them with strips of cloth or compact strips of soft rubber.