<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention est relative aux articles cellulaires contenant un élastomère tel que du caoutchouc naturel ou synthétique et à une méthode de fabrication de ces articles.
Les objets principaux de l'invention sont de donner à ces ar- ticles une haute résistance à la déformation par des forces de compression pour un poids donné de matière avec l'avantage d'économie de matière et l'a- vantage d'un poids léger pour un article ayant un pouvoir amortissant et de support de charge donnés.
Dans les dessins ci-joints :
Fig. 1 est un diagramme montrant les résultats obtenus selon plusieurs exemples différents de la présente invention.
Fig. 2 est un diagramme montrant des courbes comparatives de la résistance à la compression.
Da,ns les méthodes qui sont à présent communément employées pour fabriquer du caoutchouc mousse, on mélange une dispersion aqueuse d'un élastomère avec divers ingrédients tels que du soufre, des anti-oxydants.. des accélérateurs et des savons, on transforme le mélange en une mousse liquide par introduction d'un gaz ou en engendrant le gaz dans le mélange,, on transforme en gel la dispersion mousseuse soit dans des moules.. soit sous la forme d'une couche qui se déplace.. on vulcanise le gel, on enlève les constituants solubles dans l'eau par lavage et finalement on sèche la mousse. Le caoutchouc mousse qui en résulte est le produit élastique cellulaire bien connu et reçoit de nombreuses applications par exemple pour oreillers, coussins, matelas, etc..
Les produits sont ou peuvent être rendus. stéréoréticulés. les cellules du produit communiquant librement entre elles comme c'est bien connu dans cette technique et la présente invention concerne plus particulièrement le type stéréoréticulé de produits.
Pour ses emplois pratiques le caoutchouc mousse est classé suivant sa résistance à la compression. Il est convenu que la résistance à la compression du caoutchouc mousse est déterminée en mesurant la force requise pour comprimer jusqu'à 75% de la hauteur originelle, un article en caoutchouc mousse avec emploi d'un appui circulaire de compression ayant une surface de 50 pouces carrés. La méthode telle que généralement employée est décrite dans la publication "Buyers' Specification-Latex Foam" éditée par The Rubber Manufacturers Association.. Inc.
Il a été démontré que la résistance à la compression du caoutchouc mousse est une fonction de sa densité et du module d'élasticité de l'élastomère polymère qu'il renferme. L'un des présents demandeurs, Joseph A. Talalay. a trouvé et a publié précédemment dans "Industrial & Engineering Chemistry", Volume 44. Page 791, (1952), que le changement de la résistance à la compression du caoutchouc mousse avec la densité peut être exprimé par la formule : h=4 (1-Ú)2
P
EMI1.1
et dans cette formule h est la force en livres par pouce carré qui est requise pour produire une déflexion de 25%.
Gf est la densité de la mousse en livres par pouce cubique. et P est un paramètre qui est principalement une fonction du module du composé de latex et. à un degré moindre, une fonction
<Desc/Clms Page number 2>
de la structure de la cellule.
Au lieu de la densité Gf on substitue pour la facilité une fonc- tion de racine cubique de la densité Ú,
Pour du caoutchouc mousse préparé en partant de latex naturel (60% de latex centrifugé de Hevea Braziliensis), il a été trouvé que la valeur de P s'approchait de 10 x 10-3 quand le caoutchouc a été soumis à la vulcanisation avec 2 1/4 % de soufre et un accélérateur approprié (par exemple 1 1/4% de chacun des composés diéthyldithiocarbamate de zinc et mercaptobenzothiazole de zinc) et pour une température de vulcanisation facultative.
Pour du caoutchouc mousse préparé d'un copolymère du butadiène et styrène, laquelle émulsion est polymérisée à une température aussi basse que 5 C pour obtenir un polymère de haute viscosité Mosney. tel que MS4 au-dessus de 70, la valeur de P est un peu plus basse et peut être de l'ordre de 8.5 x 10-3. ce qui veut dire que le produit présente une résistance à la compression relativement élevée.
Il a été trouvé également que la résistance à la compression du caoutchouc mousse est affectée. mais très légèrement seulement, par les dimensions des cellules dans la mousse.
L'obtention d'une résistance maximum à la compression pour une densité donnée est une question de la plus grande importance économique dans la fabrication du caoutchouc mousse. On peut l'exprimer d'une autre manière: Il est désirable de produire un caoutchouc mousse d'une résistance spécifique à la compression donnée avec une consommation minimum de matière élastomère.
La résistance à la compression d'un corps cellulaire dont les cellules communiquent librement entre elles est déterminée pour une densité donnée par le module d'élasticité de la substance élastomère apparentée dont les parois cellulaires sont constituées.
Dans la technologie du caoutchouc plein, le module d'élasticité d'un composé peut être facilement rendu plus grand ou plus petit par un mélange approprié. Ainsi du caoutchouc sec, naturel ou synthétique, peut être renforcé par ces matières finement divisées, telles que du noir de carbone, argiles à fins grains, etc.. jusqu'à ce que le module du composé devienne plusieurs fois celui de la composition de gomme pure. Une amélioration des autres propriétés physiques comme par exemple la résistance à la traction, la résistance à la rupture et la résistance à l'abrasion, va souvent de pair avec l'amélioration du module d'élasticité. Malheureusement, cette technique du "renforcement" n'est pas du tout applicable au latex.
Des quantités modérées d'argile, alumine hydratée, etc. peuvent parvenir à renforcer un peu le mélange de latex mais elles y arrivent en sacrifiant les qualités de résistance à la traction, l'allongement à la rupture et la résistance à la rupture. Egalement, l'effet de renforcement n'est pas du tout permanent et est partiellement perdu par des flexions prolongées et répétées.
Il a été maintenant trouvé que l'addition de petites quantités de mélanges de latex à un caoutchouc mousse déjà formé, par immersion de la mousse dans une dispersion diluée du latex et en recouvrant ainsi les parois des cellules augmentent très appréciablement la résistance à la compression de la mousse pour une faible augmentation du poids. En même temps, la résistance à la traction de la mousse (corrigée pour la faible variation en densité) est légèrement améliorée. D'autres propriétés physiques du caoutchouc mousse sont relativement non influencées.
<Desc/Clms Page number 3>
Il a été également trouvé que l'addition d'un renforçateur au composé d'immersion, tel que par exemple une dispersion de silice colloï- dale ("Ludox", produit selon le brevet E.U.A. N 2.574.902) augmente davan- tage l'effet désiré.
Le Ludox est une dispersion colloïdale à 30% de particules de silice amorphe presque pure (SiO2) sous la forme d'acide silicique polymé- risé. La dimension moyenne de ses grains, de 17mu. est en-dessous de celle des meilleurs noirs de carbone. A titre d'exemple plus spécifique, une aug- mentation de poids de 2 à 3% du caoutchouc mousse provenant de son immer- sion dans une dispersion diluée d'une composition.contenant des parties éga- les de mélange de latex et de silice colloïdale augmentera de 30 à 40% la résistance spécifique à la compression d'un article en caoutchouc mousse de densité moyenne. Le facteur P d'une telle mousse peut avoir une valeur voisine de 6 x 10-B.
Une augmentation d'environ 20 à 25% du poids originel de mouse (poids de coulée ou versage) serait requise pour produire une aug- mentation de la résistance à la compression du même ordre par n'importe laquelle des méthodes en emploi jusqu'à présent.
Aucune explication de ce phénomène n'existe, mais puisque l'effet de renforcement est apparamment plus grand que celui qui résulterait d'un épaississement uniforme des parois cellulaires, il parait probable que l'attraction capillaire constitue un facteur qui fait que des quantités relativement plus grandes de la substance ajoutée se déposent de préférence (et se coagulent) sur des surfaces préférentielles. Un tel dépôt préférentiel de matière ajoutée peut avoir lieu dans les angles de rencontre des parois des cellules, comme facteur de renforcement,, et dans certains passages étroits de cellules plus petites mêlées aux autres.. par lesquelles les cellules plus grandes sont en communication entre elles.
Nous pensons également que lorsqu'on emploie le Ludox décrit ci-dessus. les particules de silice colloïdale dans le Ludox sont suffisamment fines et suffisamment réactives pour pénétrer dans les films de latex ayant la texture cellulaire en s'y Incorporant. On peut dire que la dispersion de Ludox durcit l'enveloppe de la structure cellulaire élastomère dans des surfaces préférentielles lorsqu'on l'emploie dans le procédé suivant la présente invention.
Dans la réalisation pratique de la présente méthode, on peut préparer un article en caoutchouc mousse cellulaire par la méthode de coagulation par le froid selon le brevet U.S.A. N 2.432.353 (Talalay), ou par n'importe quelle autre méthode préférée,
Après vulcanisation et lavage, et soit avant, soit après séchage, le caoutchouc mousse est immergé dans une dispersion diluée (à 5% de solides totaux) d'un mélange de latex.. le surplus étant enlevé par compression entre des cylindres, (tordeuse) et le produit est séché dans une circulation d'air chaud et en même temps on vulcanise l'élastomère ajouté.
Le type de résultats obtenus par la présente méthode est illustré dans les graphiques de la fige 1 des dessins ci-joints, où l'augmentation de la résistance spécifique à la compression d'un "topper" automoteur (c'est-à-dire d'un tampon de mousse plate, à noyau. d'une épaisseur d'environ 1 1/4" utilisé comme matière de recouvrement sur une enveloppe de ressort dans un siège d'automobile) est inscrite en fonction d'une augmentation de poids, cette augmentation du poids ayant été produite par divers moyens. Le "topper" en mousse a été obtenu de parties égales de caoutchouc naturel et de latex GR-S à haute teneur en solides (polymérisé à 41 F)
La courbe A montre l'effet obtenu par une simple augmentation du poids de coulée de base, par exemple l'effet de verser une mousse plus dense.
<Desc/Clms Page number 4>
La courbe B montre l'effet de l'immersion ultérieure du "topper" dans son composé de latex apparenté et du séchage et de la vulcanisation du matériau élastomère ajouté.
La courbe C montre l'effet de la même procédure avec 75 parties de composé de latex et 25 parties de silice colloïdale.
La courbe D montre l'effet d'une immersion ultérieure consistant en parties égales de composés de latex et de silice colloidale.
La courbe E montre l'effet d'une immersion ultérieure dans une dispersion diluée de silice colloïdale ne contenant pas de latex.
L'addition d'une partie de mono-éthylamine empêche la formation de flocons dans le système latex-Ludox. On doit agiter la solution très bien pour mieux empêcher la formation de flocons et pour empêcher le dépôt des ingrédients de la vulcanisation.
Dans les mêmes conditions opératoires, une augmentation du rapport Ludox-caoutchouc fait augmenter la résistance à la compression mais réduit l'augmentation de poids par une seule immersion.
Il a été également trouvé que la concentration de la solution d'immersion est limitée par cela que la mousse doit reprendre sa forme originelle après passage dans une série de cylindres de compression.
Les facteurs affectant la limite de la concentration sont :
1. Le type de latex dans la solution d'immersion (GR-S et/ou du caoutchouc brut)
2. La quantité de latex dans la solution.
3. Le réglage des cylindres de compression (pression sur les cylindres).
4. L'état de vulcanisation du matériau qui doit être immergé.
L'effet de l'augmentation de la résistance à la compression n'est pas limité à une seule immersion. Il a été trouvé qu'un effet comparable est obtenu par une deuxième immersion et à nouveau par une troisième immersion si on le désire, mais le pourcentage du gain compression-résistance des Immersions successives pourrait ne pas être aussi élevé que lors du premier traitement. Cinq bandes coupe-vent de portes automobiles furent immergées trois fois dans une solution à 10% de 50 parties de mélange de latex GR-S à haute teneur en solides polymérisé à 41 F (X 667) pour 50 parties de Ludox. Entre chaque immersion et la suivante les échantillons furent exprimés dans la machine de compression, furent séchés pendant 15 minutes à 2100F. pesés et comprimés.
Les chiffres de la compression sont les livres requises pour comprimer une longueur de 12" d'un huitième de pouce avec une précharge de une livre.
Les résultats de l'essai furent les suivants
Densité originelle de la bande coupe-vent : 0.047 à 0,0050 livre par pouce cubique.
Une Immersion a donné un gain de poids de 7,6%.
Gain de compression-résistance :27, %.
Trois immersions consécutives ont donné un gain de poids de 21. 1%.
Le gain de compression-résistance a été de 94.2 %.
Quoiqu'on ait parlé plus haut d'une seule immersion, la méthode d'addition de la dispersion à la mousse n'est pas limitée à une seule plongée ou immersion. L'addition de latex peut se faire en faisant venir en cascade un courant de mélange sur la mousse de latex, ou par atomisation.
<Desc/Clms Page number 5>
Exemple de mélanges employés dans le présent traitement
Le latex de base employé dans ce traitement peut être du latex de caoutchouc naturel ou du latex synthétique. plus particulièrement un latex des copolymères butadiènestyrène ou un mélange de latex naturels et synthétiques.,
On préfère employer les latex GR-S à cause de leur moindre viscositéo
Le composé qui suit est un exemple de dispersion employée pour traiter le latex mousse et vulcanisé.
Ao Mélange de latex,,
EMI5.1
<tb>
<tb> GR-S <SEP> (X-667) <SEP> 100.00
<tb> oléate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> 2.00
<tb> Mono-éthylamine <SEP> 1.00
<tb> Phénol <SEP> styréné <SEP> (anti-oxydant <SEP> "Wingstay <SEP> S") <SEP> 1.50
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 4.00
<tb> Diethyldithiocarbamate <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 1.25
<tb> Mercaptobenzothiazole <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 1.25
<tb> Soufre <SEP> 2.25
<tb>
B. Dispersion d'immersion
EMI5.2
<tb>
<tb> Mélange <SEP> de <SEP> latex <SEP> (A) <SEP> 4.5
<tb> Silice <SEP> colloïdale <SEP> (Ludqx) <SEP> 3.Eau <SEP> 92.5
<tb>
Quantité totale de solides : 7,5 %
La concentration de la dispersion est ordinairement inférieure à 10%.
Les effets sur les propriétés physiques sont les suivants : 1. La résistance à la traction est légèrement augmentée.
2. L'allongement reste constant.
3. La propriété de rétention permanente du dépôt (dépôt à chaud) de la ma- tière traitée est légèrement meilleure que celle de la matière non trai- tée (la détermination étant faite d'après les indications données dans la publication "The Rubber Manufacturars Association Buyers' Guide - La- tex Foam).
4. Une flexion répétée de la matière traitée montre qu'elle n'est que légè- rement inférieure à la matière non-traitée sous le rapport du pourcenta- ge de la perte compression-résistance et est égale à la matière non-trai- tée sous le rapport de la perte de hauteur résultant de la flexion.
5. D'autres propriétés physiques de la matière traitée,telles que la ré- tention de la flexibilité aux températures basses et la résistance aux essais de bombe à l'air, restent relativement inchangées.
Comme remarques supplémentaires concernant la présente invention, il est à noter que la forme des courbes "compression-déflexion" est très similaire aussi bien pour la matière non traitée que pour la matière à immersions répétées. Cela sera apparent des courbes de déflexion de la fig. 2 des dessins ci-joints.
<Desc/Clms Page number 6>
Une plaque à noyau utilitaire, non immergée, d'une épaisseur de 3 1/4". a été vérifiée au point de vue de la compression pour chaque déflexion de loi de la hauteur o riginelle. La même plaque ou tampon a été immergée dans une dispersion diluée de mélange de latex contenant du Ludox; l'excès en fut enlevé par expression et le tampon fut resséché et vulcanise.
Le gain de poids s'est élevé à 4.3% et les augmentations en pour cents de la résistance spécifique à la compression par rapport à la matière non immergée étaient comme suit :
EMI6.1
<tb>
<tb> Déflexion <SEP> en <SEP> % <SEP> Augmentation <SEP> en <SEP> % <SEP> de <SEP> la <SEP> résistan-
<tb> ----- <SEP> ce <SEP> spécifique <SEP> à <SEP> la <SEP> compression.
<tb>
10 <SEP> 56
<tb> 20 <SEP> 56
<tb> 3 <SEP> 0 <SEP> 56
<tb> 40 <SEP> 56
<tb> 50 <SEP> 64
<tb> 60 <SEP> 51
<tb> 70 <SEP> 47
<tb> 80 <SEP> 41
<tb>
On aurait pu s'attendre à ce que le traitement par immersion ne soit efficace que pour les limites inférieures de déflexion où la rigidité des parois cellulaires constitue le facteur principal contribuant à la résistance à la compression, par exemple entre les limites de 10 à 50% de déflexion. Les résultats montrent, cependant, que l'effet est reporté au moins jusqu'à une déflexion de 80%. ce qui est proche de la condition la plus basse du caoutchouc mousse.
Diverses modifications sont possibles sans s'écarter de la portée de l'invention telle que définie dans les revendications qui suivent.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to cellular articles containing an elastomer such as natural or synthetic rubber and to a method of manufacturing these articles.
The main objects of the invention are to give these articles a high resistance to deformation by compressive forces for a given weight of material with the advantage of material economy and the advantage of light weight for an article having a given damping and load bearing power.
In the attached drawings:
Fig. 1 is a diagram showing the results obtained according to several different examples of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing comparative curves of compressive strength.
In the methods which are now commonly used to make foam rubber, an aqueous dispersion of an elastomer is mixed with various ingredients such as sulfur, anti-oxidants, accelerators and soaps, the mixture is processed. into a liquid foam by introducing a gas or by generating the gas in the mixture, the foamy dispersion is transformed into gel either in molds .. or in the form of a moving layer .. the gel is vulcanized , the water-soluble components are washed off and finally the foam is dried. The resulting foam rubber is the well-known cellular elastic product and has many applications for example for pillows, cushions, mattresses, etc.
The products are or can be returned. stereocrosslinked. the cells of the product communicating freely with each other as is well known in this technique and the present invention relates more particularly to the stereocrosslinked type of products.
For its practical uses, foam rubber is classified according to its resistance to compression. It is agreed that the compressive strength of foam rubber is determined by measuring the force required to compress to 75% of the original height, a foam rubber article using a circular compression support having an area of 50 square inches. The method as generally employed is described in the publication "Buyers' Specification-Latex Foam" published by The Rubber Manufacturers Association .. Inc.
It has been shown that the compressive strength of foam rubber is a function of its density and of the modulus of elasticity of the polymeric elastomer it contains. One of the present applicants, Joseph A. Talalay. has found and previously published in "Industrial & Engineering Chemistry", Volume 44. Page 791, (1952), that the change in compressive strength of foam rubber with density can be expressed by the formula: h = 4 ( 1-Ú) 2
P
EMI1.1
and in this formula h is the force in pounds per square inch that is required to produce 25% deflection.
Gf is the density of the foam in pounds per cubic inch. and P is a parameter which is primarily a function of the modulus of the latex compound and. to a lesser degree, a function
<Desc / Clms Page number 2>
of the cell structure.
Instead of the density Gf we substitute for convenience a cubic root function of the density Ú,
For foam rubber prepared from natural latex (60% centrifuged latex of Hevea Braziliensis), it was found that the value of P approached 10 x 10-3 when the rubber was vulcanized with 2 1/4% sulfur and a suitable accelerator (eg 1 1/4% each of zinc diethyldithiocarbamate and zinc mercaptobenzothiazole) and for an optional vulcanization temperature.
For foam rubber prepared from a copolymer of butadiene and styrene, which emulsion is polymerized at a temperature as low as 5 ° C to obtain a high viscosity Mosney polymer. such as MS4 above 70, the value of P is a little lower and can be on the order of 8.5 x 10-3. which means that the product has a relatively high compressive strength.
It has also been found that the compressive strength of foam rubber is affected. but only very slightly, by the dimensions of the cells in the foam.
Obtaining maximum compressive strength for a given density is a matter of the greatest economic importance in the manufacture of foam rubber. It can be expressed in another way: It is desirable to produce a foam rubber of a given specific compressive strength with minimum consumption of elastomeric material.
The compressive strength of a cell body of which cells freely communicate with each other is determined for a density given by the modulus of elasticity of the related elastomeric substance of which the cell walls are made.
In solid rubber technology, the modulus of elasticity of a compound can be easily made larger or smaller by proper mixing. Thus dry rubber, natural or synthetic, can be reinforced with these finely divided materials, such as carbon black, fine-grained clays, etc., until the modulus of the compound becomes several times that of the composition of pure gum. Improvement in other physical properties, such as tensile strength, tensile strength and abrasion resistance, often goes hand in hand with improving modulus of elasticity. Unfortunately, this technique of "reinforcement" is not at all applicable to latex.
Moderate amounts of clay, hydrated alumina, etc. The latex mix may be strengthened a bit, but it does so by sacrificing the qualities of tensile strength, elongation at break and tensile strength. Also, the strengthening effect is not at all permanent and is partially lost by prolonged and repeated bending.
It has now been found that the addition of small amounts of latex blends to an already formed foam rubber, by immersing the foam in a dilute dispersion of the latex and thus covering the walls of the cells increases the compressive strength very appreciably. foam for a small increase in weight. At the same time, the tensile strength of the foam (corrected for the small variation in density) is slightly improved. Other physical properties of foam rubber are relatively unaffected.
<Desc / Clms Page number 3>
It has also been found that the addition of an enhancer to the immersion compound, such as, for example, a dispersion of colloidal silica ("Ludox", produced according to US Pat. No. 2,574,902) further increases the value. desired effect.
Ludox is a 30% colloidal dispersion of almost pure amorphous silica (SiO2) particles in the form of polymerized silicic acid. The average size of its grains, 17mu. is below that of the best carbon blacks. As a more specific example, a 2 to 3% weight increase of the foam rubber resulting from its immersion in a dilute dispersion of a composition containing equal parts of the latex and silica mixture. colloidal will increase the specific compressive strength of a medium density foam rubber article by 30-40%. The P factor of such a foam can have a value close to 6 x 10-B.
An increase of about 20 to 25% of the original mouse weight (cast or pour weight) would be required to produce a similar increase in compressive strength by any of the methods in use up to present.
No explanation for this phenomenon exists, but since the strengthening effect is apparently greater than that which would result from a uniform thickening of the cell walls, it seems likely that capillary attraction is a factor which causes relatively more of the added substance is preferably deposited (and coagulated) on preferred surfaces. Such preferential deposition of added material can take place in the meeting angles of the cell walls, as a reinforcing factor, and in certain narrow passages of smaller cells mixed with others ... through which the larger cells are in communication between. they.
We also believe that when using the Ludox described above. the particles of colloidal silica in Ludox are sufficiently fine and sufficiently reactive to penetrate into the latex films having the cellular texture by being incorporated therein. The Ludox dispersion can be said to cure the envelope of the elastomeric cell structure in preferred surfaces when employed in the process according to the present invention.
In practicing the present method, a cellular foam rubber article can be prepared by the cold coagulation method according to U.S. Patent No. 2,432,353 (Talalay), or by any other preferred method,
After vulcanization and washing, and either before or after drying, the foam rubber is immersed in a dilute dispersion (at 5% of total solids) of a latex mixture .. the surplus being removed by compression between rolls, (wringer ) and the product is dried in hot air circulation and at the same time the added elastomer is vulcanized.
The type of results obtained by the present method is illustrated in the graphs in Fig. 1 of the accompanying drawings, where the increase in the specific compressive strength of a self-propelled "topper" (i.e. a pad of flat, core foam. approximately 1 1/4 "thick used as a covering material on a spring shell in an automobile seat) is inscribed according to an increase in weight , this increase in weight having been produced by various means. The foam "topper" was obtained from equal parts of natural rubber and high solids GR-S latex (cured at 41 F)
Curve A shows the effect obtained by a simple increase in the base casting weight, for example the effect of pouring more dense foam.
<Desc / Clms Page number 4>
Curve B shows the effect of subsequent dipping of the "topper" in its related latex compound and drying and vulcanization of the added elastomeric material.
Curve C shows the effect of the same procedure with 75 parts of latex compound and 25 parts of colloidal silica.
Curve D shows the effect of a subsequent immersion consisting of equal parts of latex and colloidal silica compounds.
Curve E shows the effect of subsequent immersion in a dilute dispersion of colloidal silica not containing latex.
The addition of a part of mono-ethylamine prevents the formation of flakes in the latex-Ludox system. The solution must be agitated very well to better prevent the formation of flakes and to prevent the settling of the vulcanization ingredients.
Under the same operating conditions, an increase in the Ludox-rubber ratio increases the compressive strength but reduces the increase in weight by a single immersion.
It has also been found that the concentration of the immersion solution is limited by the fact that the foam must return to its original shape after passing through a series of compression cylinders.
Factors affecting the concentration limit are:
1. The type of latex in the immersion solution (GR-S and / or raw rubber)
2. The amount of latex in the solution.
3. The adjustment of the compression cylinders (pressure on the cylinders).
4. The state of vulcanization of the material to be immersed.
The effect of increasing the compressive strength is not limited to a single dip. It has been found that a comparable effect is obtained by a second immersion and again by a third immersion if desired, but the percentage of the compression-resistance gain of the successive immersions might not be as high as during the first treatment. Five automotive door windstrips were dipped three times in a 10% solution of 50 parts high solids GR-S latex blend polymerized at 41 F (X 667) to 50 parts Ludox. Between each immersion and the next the samples were expressed in the compression machine, were dried for 15 minutes at 2100F. weighed and tablets.
The compression figures are the pounds required to compress a length of 12 "to one-eighth of an inch with a preload of one pound.
The results of the test were as follows
Original Wind Tape Density: 0.047 to 0.0050 pounds per cubic inch.
Immersion gave a weight gain of 7.6%.
Compression-resistance gain: 27,%.
Three consecutive dips resulted in a weight gain of 21. 1%.
The gain in compression-resistance was 94.2%.
Although a single dip has been discussed above, the method of adding the dispersion to the foam is not limited to a single dive or dip. The addition of latex can be accomplished by cascading a stream of mixture over the latex foam, or by atomization.
<Desc / Clms Page number 5>
Example of mixtures used in the present treatment
The basic latex used in this treatment can be natural rubber latex or synthetic latex. more particularly a latex of butadienestyrene copolymers or a mixture of natural and synthetic latexes.,
We prefer to use GR-S latex because of their lower viscosity.
The following compound is an example of a dispersion used to treat foam and vulcanized latex.
Ao Latex blend ,,
EMI5.1
<tb>
<tb> GR-S <SEP> (X-667) <SEP> 100.00
<tb> <SEP> potassium <SEP> oleate <SEP> 2.00
<tb> Mono-ethylamine <SEP> 1.00
<tb> Phenol <SEP> styrene <SEP> (anti-oxidant <SEP> "Wingstay <SEP> S") <SEP> 1.50
<tb> Zinc <SEP> <SEP> <SEP> <SEP> 4.00
<tb> Zinc <SEP> Diethyldithiocarbamate <SEP> <SEP> 1.25
<tb> Zinc <SEP> Mercaptobenzothiazole <SEP> <SEP> 1.25
<tb> Sulfur <SEP> 2.25
<tb>
B. Immersion dispersion
EMI5.2
<tb>
<tb> Mixture <SEP> of <SEP> latex <SEP> (A) <SEP> 4.5
<tb> Colloidal <SEP> silica <SEP> (Ludqx) <SEP> 3.Water <SEP> 92.5
<tb>
Total amount of solids: 7.5%
The concentration of the dispersion is usually less than 10%.
The effects on the physical properties are as follows: 1. The tensile strength is slightly increased.
2. The elongation remains constant.
3. The permanent deposit retention property (hot deposition) of the treated material is slightly better than that of the untreated material (the determination being made according to the indications given in the publication "The Rubber Manufacturars. Buyers' Guide Association - Latex Foam).
4. Repeated bending of the treated material shows that it is only slightly less than the untreated material in the ratio of the percentage of compression-strength loss and is equal to the untreated material. ted in relation to the loss of height resulting from bending.
5. Other physical properties of the material treated, such as retention of flexibility at low temperatures and resistance to air bomb tests, remain relatively unchanged.
As further remarks regarding the present invention, it should be noted that the shape of the "compression-deflection" curves is very similar for both the untreated material and the repeated immersion material. This will be apparent from the deflection curves of fig. 2 of the attached drawings.
<Desc / Clms Page number 6>
A utility core plate, not submerged, 3 1/4 "thick. Was checked for compression for each deflection of height law. The same plate or pad was immersed in a dilute dispersion of latex mixture containing Ludox, excess was removed by expression and the pad was re-dried and vulcanized.
The weight gain was 4.3% and the percentage increases in specific compressive strength over non-submerged material were as follows:
EMI6.1
<tb>
<tb> Deflection <SEP> in <SEP>% <SEP> Increase <SEP> in <SEP>% <SEP> of <SEP> the <SEP> resistance
<tb> ----- <SEP> this specific <SEP> <SEP> to <SEP> the <SEP> compression.
<tb>
10 <SEP> 56
<tb> 20 <SEP> 56
<tb> 3 <SEP> 0 <SEP> 56
<tb> 40 <SEP> 56
<tb> 50 <SEP> 64
<tb> 60 <SEP> 51
<tb> 70 <SEP> 47
<tb> 80 <SEP> 41
<tb>
One would have expected that the immersion treatment would only be effective for the lower deflection limits where the stiffness of the cell walls is the main factor contributing to the compressive strength, for example between the limits of 10 to 50 % deflection. The results show, however, that the effect is carried over to at least 80% deflection. which is close to the lowest condition of foam rubber.
Various modifications are possible without departing from the scope of the invention as defined in the claims which follow.